2000年,人类基因组计划(HGP)宣布它已经完成了人类基因组序列的工作草案——人类的基因“蓝图”。
同年,一个新的项目出现了,一个试图“超越基因组”:人类的蛋白质图谱地图,旨在为所有的人类蛋白质在细胞、组织和器官。细胞、组织或生物体的蛋白质组的全套蛋白质表达在给定的时间——更准确地反映其动态比它的DNA代码。基因可能是“打开”或“关闭”,蛋白质可能接受翻译修饰过程,可以确定,或扰乱,细胞的功能。
“蛋白质是地球上所有生命的基石。他们也几乎所有药物的目标,因此非常重要的商业,”说马赛厄斯Uhlen皇家理工学院的教授微生物学(k)和HPA的项目负责人。有全面的理解“蛋白质如何执行所有功能在人类生活中却仍然未知,因此生物医学研究的一个巨大的挑战。”
在2003年正式启动,HPA突破性技术,包括集成质谱(MS)的蛋白质组学基于抗体的成像,转录组和系统生物学——创建一个开放获取的资源,这是在超过150个国家使用。Uhlen补充道:“现在的资源包括超过500万个网页,每年更新一次新数据和特性。“到目前为止,下丘脑作出了贡献数千的出版物在生命科学领域,并认可长生不老药作为“欧洲核心资源”。
英国马球总会的结构
在过去的20年中,HPA推出了10个不同的部分,每个关注人类蛋白质的不同方面:
表1:10个不同部分的人类蛋白质图谱。
部分 |
方面 |
组织 |
显示蛋白质分布的各大组织和器官 |
大脑 |
探索蛋白质的分布在不同地区的哺乳动物大脑 |
单细胞的类型 |
研究蛋白编码基因的表达在人类celltypes单一使用单细胞RNA序列(scRNA-seq) |
组织细胞类型 |
研究蛋白编码基因的表达在人类细胞类型基于批量RNAseq数据 |
病理学 |
表明蛋白质含量的影响在癌症患者的生存 |
免疫细胞 |
显示蛋白质编码基因的表达在免疫细胞类型 |
血蛋白 |
描述蛋白质中发现血液和人体组织的分泌 |
亚细胞 |
显示在单个细胞蛋白质的亚细胞定位 |
细胞系 |
蛋白编码基因的表达在人类细胞系 |
代谢 |
探索蛋白质编码基因的表达在人类的代谢网络 |
”“旗舰”组织阿特拉斯于2015年推出超过1000万显微镜bioimages显示蛋白质在单个细胞水平在所有主要的人体组织和器官。2015年出版科学现在~ 10000引用,因此一个最常被引用的研究出版物在欧洲在过去十年,“Uhlen说。
这个月,一个新版本HPA的发射(22)版,引入两个新的部分反映了越来越实用的人工智能(AI)和机器学习在蛋白质组学研究。
从一滴血液检测癌症相关的蛋白质
HPA的版本22包括一个新的人类疾病血阿特拉斯,这礼物的结果小说pan-cancer策略探索蛋白质组签名从癌症患者获得的血液样本。
为一种疾病引起的DNA编码的变化,是有道理的,genomics-based方法主导近年来癌症研究。“然而,理解这些变化的后果常常需要研究肿瘤中的蛋白质含量,而是“Uhlen说。这可以通过使用肿瘤活检,但过程是侵入性的,可以给病人带来痛苦。blood-based测试探讨蛋白表达是一个理想的选择。
研究人员在人类疾病血液蛋白质图谱分析1463超过1400癌症患者。“我们强调与每一个相关的蛋白质分析癌症类型的基于微分表达式分析以及machine-learning-based疾病预测策略。通过结合所有癌症类型的结果,一组蛋白质适合个体癌症类型的识别基于一滴血,”Uhlen解释道。
为了实现这一小组,结合距离扩展试验(豌豆)技术和有针对性的使用蛋白质组学(MS)。女士一直被认为是“黄金标准”技术的高通量蛋白质组学分析研究设置。然而,化验已经用于临床多年的空间;他们的应用程序的示例包括肌钙蛋白的检测,这可能表明,心脏病发生。“但是,这些分析都是基于单个蛋白质的分析,但是化验检测和量化多个蛋白质所需的目标——灵敏度分钟血液中蛋白质的浓度,一直缺乏“Uhlen说。
对新一代癌症预测药物。的例子显示了血液中高浓度的蛋白质GFAP的神经胶质瘤患者。信贷:人类的蛋白质图谱。
下一代血液蛋白质分析的引入,基于并行分析成千上万的蛋白质,是改变游戏。“豌豆使得成千上万的血液蛋白质进行分析从一个小滴血。这些发展意味着我们进入了一个新时代个性化医学基于详细的多路复用血液蛋白质分析,”Uhlen补充道。这样的平台正准备成本产生重大影响的诊断和治疗癌症,一个疾病巨大的经济负担。
下一代血液蛋白质组分析,临床蛋白质组学的未来?
Uhlen强调,人类疾病的第一个版本地图集是专注于癌症,下丘脑将探索使用相同的方法在未来几年,其他疾病如心血管疾病、感染、神经退行性和自身免疫状况。“这将有可能比较血液概要文件在重大疾病和成千上万的个人,”他说。
他的话为一个字段提供热情,尽管重要的进步在过去的十年里,还没有进入临床广泛采用规模的空间。”有几个障碍使这些新发现转化为临床实践。首先,基于新的分析所有潜在的测试平台必须验证独立军团和最好的替代分析化验,“Uhlen说。这是不容易,它需要成千上万的人的样本。
第二个关键障碍,根据Uhlen,监管要求是昂贵和耗时。“可能很难获得临床审批小组并行测试数以百计的蛋白质,”他说。“此外,即使非常具体的测试会产生“假阳性”给患者带来不必要的痛苦和心理负担。“因此,临床价值的测试必须次要的,独立的测试可以确定诊断“真正的阳性”。除了这些挑战,Uhlen乐观地认为下一代蛋白质组分析的迅速发展,“我们会找到足够的应用在日常临床实践几年。”
HPA的未来,它将继续举办开放获取资源以促进蛋白质研究在世界范围内,添加数据补充全身空间分析的细胞,组织和器官与数据集中在结构、交互、修改和功能。
马赛厄斯教授Uhlen莫莉坎贝尔说,高级科学技术网络作家。捷克葡萄牙直播
