Nature年度技术：定向蛋白质组学

　　

生物通报道：时近岁末，各大杂志接连进行了年终盘点，此前出版的《Nature》杂志也对2012年进行了回顾，评点了2012年的科技进展，科技政策以及重要人物，中国科学家王俊入选了人物篇。同时《Nature Methods》也盘点了今年与明年的技术热点，选出了2012年度技术成果：定向蛋白质组学（targeted proteomics）技术。

今年Nature Methods挑选的年度技术与往年都不同，往年强调的是非常新的尖端技术，比如2007年的新一代测序技术，2008年的超高分辨率显微镜，以及2010年的光遗传学技术。从广义上讲，定向蛋白质组学分析技术其实可以追溯到上个世纪60年代出现的放射免疫分析技术（radioimmunoassay，RIA）。抗体试剂早已被认为是不可或缺的研究工具——能帮助生物学家从复杂生物样品中，筛选出兴趣蛋白，或者从组织切片或Western Blot实验中检测他们的蛋白。

定向蛋白质组学技术的诞生

在现代研究技术，如荧光显微镜，流式细胞仪和蛋白质芯片技术中，抗体仍然扮演着非常重要的角色。但依赖于抗体的蛋白质检测存在一些缺点，其中最大的限制就是，抗体的可用性和质量差别很大。一些大规模项目，比如人类蛋白质图谱（Human Protein Atlas），Antibodypedia，以及美国NIH研究院的Health Protein Capture Reagents Program等，都在通过分析人类蛋白靶标有关的抗体的系统生发和特征，来寻找解决这些问题的方法。

不过还有另一条路——质谱，这也许是蛋白组学研究中最熟悉的一种技术了，这种方法能用于特异性分析靶标兴趣蛋白。在最成熟的定向分析技术，也就是选择反应监控技术（selected reaction monitoring，SRM）中，一种称为三重四极杆质谱仪（triple quadrupole）技术的质谱方法能检测到独一无二的特异性肽段，帮助研究人员高灵敏度，可重复性的定量监测这些蛋白。同期Nature Methods杂志的另外一篇“Mass spectrometry–based targeted proteomics”文章，简要介绍了这项技术的总体情况，对比介绍了以发现为基础的蛋白质组学分析的定向质谱技术流程，作为一种入门材料，值得一看。

定向蛋白质组学技术的优势

质谱方法比抗体方法更先进的一个原因，就是目前已经开发出了一种新的定向分析技术，比生产一个新的抗体要快得多，并大大减少了检测特异性方面的问题（抗体方法存在交叉反应的问题）。

虽然抗体方法在低丰度蛋白的检测方面更加灵敏，但是质谱技术的一个明显优势就是能在单个实验中检测多种蛋白，比如说，系统生物学研究人员可以了解到一蛋白网络中蛋白水平的波动，或者临床研究人员能检测到某种疾病状态下，一组生物标记物的变化情况。

技术发展

以质谱为基础的定向蛋白质组学研究领域的发展历程并不短，早在上个世纪70年，三重四极杆质谱仪就已经出现，并在80年代首次在发表的文章中，证明可以被用来检测肽段。

过去几年间，更广泛的范围内定向质谱技术的应用迅速攀升，而且新方法，新工具，新资源和新一代方法，也令更多研究领域的科学家们能利用到这项技术。另外一篇文章：“Targeted proteomics”介绍了质谱为基础的定向蛋白质组学技术在生物学实验室中的重要性。

提高操作性

质谱为基础的蛋白质组学过去一直被认为过于复杂，难以操作，像是以发现新蛋白为基础的蛋白质组学实验室，就需要十分熟练的生物信息学研究人员从数据中提取可靠的结果。但是，定向质谱实验易于操作，一旦建立了可靠的蛋白分析方法，那么数据分析就比较简单了。而且利用定向方法，研究人员也能进行原理上不同种类的实验。在“Proteomics meets the scientific method”这篇文章中，Ruedi Aebersold, Paola Picotti 和Bernd Bodenmiller介绍了在以假设为基础的研究中，质谱分析的重要性，这也许最终能代替基础实验室中繁重的Western blot实验。

Nature Methods也指出，虽然他们的重点是基础生物学的研究方法，但也不能忽视这种定向质谱方法在临床蛋白质组学研究中的重要性，Steven Carr和Michael Gillette 在“”这篇文章中，探讨了选择反应监控技术如何灵敏检测血浆和组织中的蛋白，以及如何适用于人类疾病候选生物标记物的验证上。（生物通：张迪）

原文首段：

Method of the Year 2012

New method and tool developments are helping to bring targeted proteome analysis technologies to a broader array of biologists.