Science技术文章：利用蛋白芯片分析癌症

当说到组学研究生命科学技术之首，新一代DNA测序当之无愧。之前摘得此桂冠的是DNA芯片技术，按道理接班人应该是蛋白芯片，但是可以说DNA芯片还发挥些作用，而蛋白芯片在早期就夭折了，这主要是由于每个DNA寡核苷酸还或多或少具有相似性，而蛋白却是各有各的特点，而且蛋白还难以合成，纯化和保持稳定性。

然而正如马克吐温所说的那样（现在预言死亡还为时尚早，生物通注），现在就断言蛋白芯片无用，还为时尚早，目前还不断有新型芯片形式，以及芯片技术研发出来，蛋白芯片还是一个持续增长的工具产品，在生物标记筛选，互作组研究，以及功能性基因组学研究等等方面，发挥作用。

首先可以想到的是IBC，炎性乳腺癌（inflammatory breast canc），这是一种相对罕见的疾病，大约占据乳腺癌患者中的1%-5%，但是这种癌症侵袭性强，五年无远程转移（distant metastasis-free）存活率只有53%，来自德州大学MD Anderson癌症中心的IBC研究员 Fredika Robertson说。

Robertson曾利用转录组分析这种癌症的分子机制，但是这种分析出现了一个问题——虽然DNA确实编码了RNA，RNA也翻译成了蛋白，但是石蛋白执行了细胞内的繁重工作，DNA和RNA都不能解释蛋白如何，为什么，以及合适会被激活。

“DNA实际上是（细胞）中的建筑规划，而RNA就是蓝图”，德州大学MD Anderson癌症中心系统生物学系主任Gordon Mills说，“但是决定工作内容，建筑的砖瓦的还是蛋白。”

编码蛋白的基因突变和染色体易位，通过测序都能很容易的检测出来，但是在核苷酸中并没有包含蛋白活性信息——无法预测翻译后修饰，比如启动信号通路的蛋白激酶。而且Robertson也发现她根本无法收集到足够的样品，来分析生物标记信号，找到靶标。因此Robertson决定采用一些氨基酸水平的通路分析来继续她的RNA工作。

Robertson与乔治梅森大学的两位科学家：Emanuel Petricoin和Lance Liotta展开了合作，这两位科学家曾利用一种所谓的反相蛋白芯片（reverse-phase protein microarrays，RPA，生物通译）分析了信号转导途径。Liotta和Petricoin在1999年首次介绍了这种蛋白芯片，当时美国NIH，以及Theranostics Health 推出了这项技术的商品化产品。

Robertson在患者样品，对照和细胞系中应用了RPA技术，令他们惊讶的是，他们发现了一个特殊的细胞环路：间变性淋巴癌激酶（ALK）途径发生增加，出现了失调。

“令我们感到震惊，在IBC患者样品中，整个ALK信号途径都被激活了，就像是一串灯，而在非IBC样品中，则完全是关闭的”，Petricoin说。

这一发现令研究组提出了一个假设：ALK可能是治疗该种疾病的一个关键治疗靶标。结果证明确实如此，抑制IBC患者癌细胞内的这一通路，导致了细胞死亡，并且其中一位患者随后参与了一项临床试验。“这是这项研究基于患者肿瘤的蛋白质组信号，进行个性化医疗的一个例子”，Robertson说。

更重要的是，这项研究也强调了一般蛋白分析的重要性——核苷酸并不是生物学的全部，蛋白质也参与了。