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蛋白质组学应用于肿瘤病理研究中一篇具有里程碑意义的文章

Tumour exosome integrins determineorganotropic metastasis

Nov.2015 Nature  IF=40.137

研究背景：

癌细胞的转移是癌症致死的主要原因，但该过程并不随机。相反，一些肿瘤细胞会寻找特定器官，并在该处筑巢。这种寻找目的地的行为涉及原发肿瘤细胞和目的器官所处微环境的互动。肿瘤转移之前，目的器官所处环境会有一系列反应，包括细胞、蛋白、凝血、验证和血液外泌体的变化。虽然已有一些研究结果表明外泌体能促进肿瘤转移，但其具体转移机制研究非常匮乏。

材料与方法：

6种不同转移倾向性的细胞外泌体蛋白质组学Label-free分析

实验流程：

Hoshino等人首先将肿瘤细胞的外泌体注射到小鼠体内，观察到这些外泌体会滞留在肿瘤细胞倾向于转移的器官中。靶向肺的外泌体会粘附在肺部的内皮细胞上，而靶向肝脏的外泌体则会进入库普弗免疫细胞。这证明肿瘤细胞的转移并不是随机的。

图1. 实验流程图解

研究结果：

1.  蛋白质组学差异分析结果表明，40种高丰度表达的细胞粘附受体蛋白中，6种细胞表面整合素蛋白是最具代表性的家族蛋白。

2.  不同器官转移倾向性的外泌体拥有不同的细胞粘附受体蛋白，即细胞表面整合素蛋白与器官类型特异性相关。

3.  不同类型的外泌体会倾向性地进入拥有大量与其表面整合素对应的配体的器官。

4.  整合素蛋白α6β4和α6β1与其partner蛋白相结合，把外泌体定向到肝脏。

5.  整合素蛋白αvβ5与其partner蛋白相结合，把外泌体定向到肺部。

图2. 肿瘤细胞不同器官转移倾向性与外泌体之间的关系

6.  外泌体侵入目的器官时，会引起S100蛋白的合成，促进验证的发生和细胞的迁移。这都为肿瘤细胞的转移奠定了靶器官中的环境基础。

7.  验证实验表明，抑制外泌体或整合素蛋白的表达，能抑制肿瘤细胞的转移。

小编心得：

本篇研究在大量前期研究的基础上，首先利用Label-free非靶蛋白质组学方法，在不同转移倾向性的外泌体中无偏向性地寻找差异蛋白，并对部分差异蛋白进行WB验证，以及后续的功能验证。其研究结果的重要发现扩展了我们对肿瘤器官特异性转移的认知，发表在2015年Nature上。该研究表明，整合素的表达可以预测肿瘤细胞的转移，从而指出外泌体整合素可用于癌症诊断的潜能。

利用非靶蛋白质组学进行差异功能蛋白研究，已成为生命科学研究中的强有力的研究手段。然而关键功能蛋白的深入研究，依赖于进一步的实验验证和功能验证。验证实验将大大提升实验数据的可靠性和发表文章的层级。

但在很多研究领域中，常常因为缺乏成熟的商品化抗体，而使得功能蛋白的深入研究受到很大阻碍。但是，（笃笃笃！敲黑板！）目前针对没有抗体的蛋白靶向验证技术-Parallel Reaction Monitoring (PRM, 平行反应监测) 也已经发展成熟，并得到了广泛应用。先来围观一下2012年发表在蛋白质组学领域的顶级期刊MCP上的这篇文献报道。

该文章对PRM技术进行了详细深入的报告和介绍。PRM结合了四级杆的高选择性及Orbitrap高分辨率的特点，能够对二级质谱进行独立的定性定量研究，方法流程更加简化之外，还具有优秀的抗背景噪音干扰能力。与WB实验相比，PRM还具有优秀的排除非特异结合蛋白干扰的能力。

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