CPTAC,TCGA的互补兄弟:对Henry Rodriguez博士关于NCI蛋白质组学项目的采访

Henry Rodriguez博士解释了CPTAC的目标和未来发展方向,CPTAC是一个由研究癌症蛋白质组学的机构和研究人员组成的合作联盟。

NCI的临床蛋白质组学肿瘤分析联盟专注于研究蛋白质组学数据是否可以用于帮助改善癌症的诊断、治疗和预防。

荣誉:国家癌症研究所

Henry Rodriguez博士,医学学士,是NCI癌症临床蛋白质组学研究办公室主任。在这次采访中,Rodriguez博士谈到了蛋白质组学和NCI的临床蛋白质组肿瘤分析联盟(CPTAC)。

什么是蛋白质组学

蛋白质组学是一种高度自动化、快速测定生物样品中所有蛋白质的方法。蛋白质实际上是在细胞内完成大部分工作的分子。当研究人员开发抗癌药物时,这些药物通常以蛋白质为靶点,因此科学家和临床医生真的必须了解这些蛋白质在做什么。

蛋白质组学研究人员现在能够测量每个肿瘤样本多达10000种蛋白质。这被称为“发现蛋白质组学”,指的是对生物样品中尽可能多的蛋白质进行无偏鉴定和定量。

蛋白质是如何测量的

蛋白质是大分子,从历史上看,识别和测量它们一直是一个挑战。一种称为质谱的技术已经被用于测量小分子和代谢物超过30年。但在过去的几年里,它被用来帮助测量蛋白质。

这样做,然而,需要用酶将组织样本中的蛋白质在特定位置切割成小片段(称为肽)。一旦蛋白质片段被测量出来,研究人员就需要将拼图碎片重新组合起来,以确定完整的蛋白质。研究人员利用基因组中包含的信息来确定哪些片段组合在一起。

这一术语“靶向蛋白质组学”是指聚焦于生物样品中特定蛋白质子集的测量。一旦确定了感兴趣的蛋白质靶点,高通量靶向分析就可用于验证性研究:确认初始试验准确的试验。如果需要更高的检测灵敏度,例如,当一种蛋白质存在于非常低的浓度时,研究人员使用与感兴趣的蛋白质结合的抗体,这种抗体将放大质谱法产生的信号。

,但抗体历来是有问题的试剂;它们是许多不可恢复的研究的罪魁祸首,许多商业上可获得的抗体的特性很差,这意味着研究人员实际上并不知道它们与什么结合。

来解决科学界缺乏负担得起的、特性良好的和经分析验证的抗体的问题,CPTAC领导层还在NCI的弗雷德里克国家癌症研究实验室建立了一个抗体特性实验室。每年,这个资源实验室的研究人员都会向癌症研究界征求反馈,以了解哪些蛋白质靶点需要良好的抗体。如果一种新的抗体是有保证的,他们将开发它,描述它的特性,并提供给研究社区。

什么是CPTAC

CPTAC是一个由具有蛋白质组学、基因组学、癌症生物学、肿瘤学、生物信息学和临床化学专业知识的机构和研究人员组成的协作联盟。他们执行协调的研究项目,以确定在其基因组已经被鉴定的癌症标本中发现的蛋白质,例如,在NCI的癌症基因组图谱(TCGA)项目中,

联盟的宗旨之一是,所有蛋白质组学数据都在全球研究界可访问的存储库中公开,类似于TCGA数据门户。

CPTAC的目标是什么

CPTAC项目的目标是在加速癌症蛋白质组学和基因组学研究的同时,为尚不清楚的肿瘤生物学提供新的线索通过向科学界传播研究资源,如数据、分析和试剂。我们相信蛋白质组学数据最终可以补充基因组和转录组学分析,以改进癌症的诊断、治疗和预防。

在我们真正达到这一点之前,尽管,CPTAC成员首先必须证明蛋白质组学方法是可靠的、可量化的,

CPTAC的第一个项目,从2006年到2011年,专注于理解和解决现有蛋白质组学技术中错误的实验和分析来源。蛋白质组学方法的标准化对于确保由不同蛋白质组特征中心产生的数据是可重复的并且可以组合成一个连贯的数据集尤为重要。

现在CPTAC研究人员已经成功地证明了蛋白质组学方法的可靠性,他们正在寻求一个更困难的问题:蛋白质组学数据的生物学或临床价值是什么?”对于基因组学和蛋白质组学来说,一个挑战是在数据宝库中找到生物学和临床信号。假设你已经鉴定出10000种蛋白质。虽然大多数都与生物学有关,但很可能很少有临床意义。你如何选择少数几个临床相关的?在大海捞针,或从这些数据集中揭示生物学和/或临床意义,是癌症生物学家在未来几年与临床界合作发挥的作用。

我过去认为,产生蛋白质组学数据将是最困难的部分。尽管产生蛋白质组学数据的过程变得更加有效,但研究人员只是开始从这些数据中提取知识。它是如此的丰富,有那么多的方法来看待它。弄清所有这些数据的生物学和临床意义仍然是一门艺术,而不是一门科学。你可以有很多调查人员,每个人都会以不同的方式查看数据。这就是公开共享研究数据的好处。

CPTAC未来的发展方向是什么

CPTAC已经确定蛋白质组学方法质谱分析蛋白质片段,生物信息学方法将片段重新拼凑在一起,以及基于抗体的低浓度检测蛋白质的靶向分析是可信的。

在第二个CPTAC项目中,蛋白质组学鉴定中心的研究人员综合鉴定了一组肿瘤样本,这些样本最初是由NCI的TCGA程序进行基因组鉴定的。研究人员研究了三种癌症类型(结直肠癌、卵巢癌和乳腺癌),并成功地证明了将蛋白质组学研究与基因组学相结合以产生对肿瘤生物学更为统一的理解的科学益处。

例如,在去年发表在《自然》杂志上的一项研究中,CPTAC研究人员综合分析了TCGA研究人员先前分析过的95个肿瘤样本。他们证明,信使RNA的测量不能可靠地预测蛋白质丰度,也不能确定可能的治疗靶点和五种结肠癌亚型,包括与高度侵袭性疾病和不良临床结果相关的疾病。

,但蛋白质组学的真正希望是将其应用于临床试验,在临床试验中,你有对照组和治疗组。临床医生经常在临床试验中看到对治疗没有预期反应的病人,基因组分析往往不足以了解癌症生物学的全貌,NCI癌症临床蛋白质组学研究办公室

学分:国家癌症研究所