蛋白質(zhì)是幾乎所有生命過程的重要參與者，包括細(xì)胞生長、修復(fù)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，化學(xué)反應(yīng)催化和防御感染。因此，只要能夠在臨床上鑒定和評(píng)估它們，蛋白質(zhì)就能夠提供健康和疾病的重要標(biāo)志。

對(duì)用于治療和診斷目標(biāo)的蛋白質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確定性，一直是醫(yī)學(xué)界的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。亞利桑那州立大學(xué)生物設(shè)計(jì)研究所生物標(biāo)記物實(shí)驗(yàn)室的研究焦點(diǎn)在于，利用質(zhì)譜分析法（mass spectrometry，MS）——詳細(xì)調(diào)查蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大工具——分析蛋白質(zhì)。

這一領(lǐng)域的先驅(qū)者Randy Nelson是研究的指導(dǎo)者，研究人員利用質(zhì)譜免疫（MSIA）技術(shù)——一種高通量的蛋白質(zhì)定量技術(shù)，獲得了詳細(xì)的蛋白質(zhì)信息，包括翻譯后修飾和遺傳變異。當(dāng)前，該研究小組的重點(diǎn)是，開發(fā)新的分析方法，尋找癌癥、糖尿病和心臟病相關(guān)的蛋白質(zhì)生物標(biāo)記物。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2014年3月24日的《PLOS ONE》雜志，第一作者Paul Oran博士及其同事證明了MSIA平臺(tái)的力量。研究報(bào)道了一種高通量方法，可以每天超過1000份人組樣本的速度，定量和定性胰島素樣生長因子1（IGF1）。IGF1是參與人類生長障礙以及某些類型癌癥的一種關(guān)鍵蛋白質(zhì)。

胰島素樣生長因子1是一個(gè)70氨基酸的蛋白質(zhì)，參與細(xì)胞生長、分化和轉(zhuǎn)化。大多數(shù)IGF1是由肝臟分泌，起內(nèi)分泌激素的作用。Oran指出：“幾十年來，研究人員一直很難準(zhǔn)確地量化IGF1，這種用于診斷各種生長障礙的重要分子。”

這項(xiàng)新研究提供的質(zhì)譜法IGF1試驗(yàn)，可望有一天能夠用于臨床，此外，研究還首次報(bào)道了這項(xiàng)新技術(shù)是如何的高效和劃算。在研究中，研究人員能夠在一天內(nèi)分析超過1000個(gè)樣本（最終臨床應(yīng)用所需要的一個(gè)里程碑）。Oran博士表示：“這是第一次證明能以這個(gè)速度和成本運(yùn)行、用于IGF1的靶向蛋白質(zhì)組學(xué)MS試驗(yàn)。”

質(zhì)譜法可以很容易地在蛋白質(zhì)水平上識(shí)別表達(dá)的遺傳變異（例如單核苷酸多態(tài)性SNPs）。這樣的變化可能會(huì)改變或抑制所產(chǎn)生蛋白的功能。此外，質(zhì)譜分析可以找出翻譯后修飾后發(fā)生的一些變化。

與翻譯后蛋白改變相結(jié)合的一個(gè)已知基因多個(gè)變異的復(fù)雜情況，被稱為微觀不均一性（Microheterogeneity）。產(chǎn)生的蛋白質(zhì)變體在各種疾病中發(fā)揮重要的作用，但是研究人員一直很難識(shí)別這些變體。當(dāng)前許多蛋白定量的臨床標(biāo)準(zhǔn)是酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）。

然而，質(zhì)譜法能分析關(guān)鍵蛋白，而ELISAs卻不能。在ELISA檢測中，微觀不均一性也會(huì)產(chǎn)生干擾，使實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)機(jī)械故障，產(chǎn)生虛假讀數(shù)。質(zhì)譜法分析能夠解決干擾問題，還能產(chǎn)生ELISA不能獲得的豐富的蛋白信息。Oran稱：“如我們和其他人已經(jīng)多次看到的，微觀不均一性與許多疾病形式有關(guān)。”生物通 www.ebiotrade.com

質(zhì)譜儀是一種能夠生成樣本中所含分子的分子量光譜的分析儀器。一旦準(zhǔn)備在質(zhì)譜儀上進(jìn)行樣品分析，那么就可以通過蛋白及其變體獨(dú)特的質(zhì)量電荷比，將它們進(jìn)行分離和分類，這提供了一種分子指紋。

在本研究的情況下，在血液中檢測到的IGF1分子，通常會(huì)結(jié)合兩種其他蛋白質(zhì)。Oran稱：“為了準(zhǔn)確地量化這種分子，我們必須先破壞這種復(fù)合物，這樣我們才能得到整個(gè)IGF1的準(zhǔn)確讀數(shù)。”

本研究描述的這種平臺(tái)，是一種所謂的“自上而下”的蛋白質(zhì)定量分析方法。用蛋白酶（如胰蛋白酶）消化蛋白質(zhì)，提取得到的小肽片段用于質(zhì)譜法分析是“自下而上法”，與此不同，“自上而下”法能夠捕獲一個(gè)完整長度的蛋白質(zhì)和任何完整的蛋白質(zhì)變體，使研究人員能夠快速地分析蛋白質(zhì)及其變體。Oran稱：“其他那些‘自下而上法’難以確定，從而會(huì)忽視微觀不均一性，成本大幅度增加，并且每個(gè)樣本需要更多的時(shí)間和勞動(dòng)力。”

在目前的研究中，研究小組在9小時(shí)內(nèi)量化了1,045個(gè)人組樣本，產(chǎn)出率可與ELISA相提并論，同時(shí)，只有通過質(zhì)譜法才能提供關(guān)于IGF1蛋白的更詳細(xì)信息。新方法還在大約1%的測試樣品中，檢測到了突變。

為了支持在臨床上使用這種檢測，未來的研究還將需要更大的驗(yàn)證研究。人類蛋白的“大宇宙”為我們提供了廣泛的、合理的診斷靶標(biāo)。Nelson實(shí)驗(yàn)已經(jīng)使用該技術(shù)在進(jìn)行幾十個(gè)試驗(yàn)。Oran表示：“根據(jù)我們的知識(shí)，這真是臨床實(shí)驗(yàn)室常規(guī)分析的第一個(gè)可行選擇，這種方法符合成本和時(shí)間要求。”