蛋白质芯片SELDI-TOF MS技术的研究进展及其在临床中的应用

蛋白质芯片为新一代的蛋白质组研究技术,由美国Ciphergen生物系统公司引进,表面增强激光解吸电离-飞行时间质谱(SELDI-TOFMS)提供一个高通量和高灵敏度的检测平台。投放至今虽短短10来年,但卓越的成果已广为医学科学界重视,尤其在恶性肿瘤的早期诊断、监控和预后研究上。蛋白质是细胞内执行生物功能的最终分子,蛋白质组学研究让人类更深入了解疾病和生命的本源,不断发现的特异性肿瘤标志物更为攻克癌症带来新希望。这里除对表面增强激光解吸电离-飞行时间质谱作较详尽的介绍外,更重点阐述其近年来蛋白质芯片近期的研究进展和在临床中的应用,并就其优劣和发展前景作出评估。     

SELDI蛋白质芯片技术及其应用

随着人类基因组测序计划的完成,鉴定细胞内蛋白质表达、结构、功能及相互作用方式等成为后基因组时代的主要目标之一。为此,需要高通量的蛋白质组学研究的技术和方法。近年来出现的表面增强激光解吸／电离(surface—enhanced laser desorption／ionization,SELDI)蛋白质芯片技术是一种操作简单,方便快捷,样本需要量少,敏感性高,特异性强的高通量的研究蛋白组学的方法,在蛋白质功能分析、肿瘤标志物筛选、药物研发等方面具有广泛的应用前景。     

血清SELDI蛋白质指纹图谱在乳腺癌术前分级中的应用

应用SELDI技术和生物信息学方法从血清中筛选能反映乳腺癌术前分期的蛋白质峰并构建检测模型。采用CM10芯片,对34例Ⅰ～Ⅱ期乳腺癌患者和31例Ⅲ～Ⅳ期乳腺癌的血清进行了检测,发现11个蛋白质峰在两组患者之间表达量有显著性差异（P<0.05）,M/Z为 M2042.87、M2459.83、M3881.37、M4804.47、M6683.24和 M6706.06的6个蛋白质峰被选为分类变量构成决策树分类模型,该模型的交叉验证（测试组）总准确率为80.0%,Ⅰ～Ⅱ期乳腺癌检出率为82.4%,Ⅲ～Ⅳ期检出率为77.4%。SELDI技术在乳腺癌患者术前分级的判断方面具有一定的应用价值。     

蛋白质组学技术及其在生物医学上的应用

蛋白质组学部分承用了创立于二十多年前的二维电泳技术。基于其高分辩能力 ,二维电泳主要用于分离和检测复杂混合物中的蛋白质。虽然没有获得更多的改进 ,但是二维电泳结合了通过质谱测定蛋白质的最新进展而成为蛋白质组学中的一项重要技术。随着人类基因组计划项目的完成及由此而产生的大量基因数据库和使用这些数据的生物信息技术 ,科学家们的下一个目标是解析生物体的完整蛋白质组 ,把蛋白质组学数据与基因组学数据关联起来并有机地结合而成为一项有力的工具以阐明病理学中的蛋白质功能、衰老的过程及发现新药目标蛋白质和疾病标识物等。文章综述了蛋白质组学技术的最新知识及其在生物医学研究中的潜在应用     

SELDI蛋白质芯片检测技术

从基因组学到蛋白质组学,到当前有关小RNA对蛋白质合成调控的研究无一例外地说明蛋白质是直接发挥对生命活动调控的物质。同基因研究相比较,由于蛋白质分子种类繁多,有复杂的修饰成份和空间结构,使得蛋白质研究比较困难。新近发展起来的蛋白质芯片技术为蛋白质的检测和研究提供了新的技术平台,比如荧光标记技术,蛋白质指纹图谱．飞行时间．质谱联用技术（SELDI蛋白质芯片）,表面等离子基元共振生物传感器技术（SPR芯片）以及初步应用的光学蛋白质芯片技术,其中,后三种是新兴的无需标记进行蛋白质检测的技术。就SELDI蛋白质芯片及其新近研究作一综述。     

MALDI-TOF MS技术在临床病原真菌鉴定中的应用进展

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术（MALDI-TOF-MS）目前是一种快速而可靠的微生物鉴定方法.随着可鉴定真菌谱的完善,MALDI-TOF MS技术已逐步应用于临床常见致病酵母菌、酵母样真菌和丝状菌的鉴定中,本文将就此做一综述.     

表面增强激光解吸电离飞行时间质谱技术筛查肺癌血清特异性蛋白质及其临床意义

目的:探讨用表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)技术筛查肺癌血清特异性蛋白质的临床意义。方法:应用SELDI-TOF-MS对35例正常对照组、43例治疗前肺癌病人的血清样品进行蛋白质指纹图谱测定,用BioMarker Wizard 3．01及BioMarker Parrern System 5．01分析软件对测得的数据进行处理及建立诊断模型。结果:共检测到251个蛋白质峰,筛选出差异蛋白质峰11个,以质荷比(m/z)分别为M2799_26,M3227_41,M5739_70和M8164_30的4个蛋白质峰为依据组合构建分类决策树模型,分出5个终节点。决策树模型的原始判别总准确率为91．0%(71/78),敏感性为88．4%(38/43),特异性为94．3%(33/35);交叉验证总准确率为85．9%(67/78),敏感性为88．4%(38/43),特异性为82．9%(29/35)。结论:SELDI-TOF-MS在肺癌血清特异性蛋白质的筛选及诊断模型的建立有一定的临床意义。     

评估SELDI-TOF-MS技术检测肾移植术后病人尿液的能力

目的:研究表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)技术检测肾移植术后病人尿液中蛋白质的能力。方法:根据尿液标本中蛋白质浓度进行稀释处理,采用SELDI-TOF-MS技术,用3种不同芯片(NP20、CM10、IMAC30)与蛋白质浓度的不同组合分别检测肾移植术后病人的尿液。结果:采用NP20/蛋白质未稀释、CM10/蛋白质浓度约0.1g/L、IMAC30/蛋白质浓度约2g/L时,质谱图中蛋白质峰的个数和丰度达到最佳;单一芯片中NP20捕获质荷比为5000～20000的蛋白质能力最佳,而CM10和IMAC30在质荷比为2000～5000时有较大的捕获能力;3种芯片中CM10具有最大的捕获蛋白质的能力。结论:3种芯片检测尿液中蛋白质的能力不同;为了更好地发现疾病特异性标志物,最好多种芯片同时检测,且在各种芯片得到最佳质谱图时的浓度进行检测。     

利用基因组学和MALDI-TOF MS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物

【目的】基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)法基于微生物的特征蛋白指纹图谱鉴定菌种,本研究利用基因组学和MALDI-TOFMS技术鉴定放线菌纲细菌的核糖体蛋白质标志物。【方法】从MALDI-TOF MS图谱数据库选取放线菌纲代表菌种,在基因组数据库检索目标菌种,获取目标菌株或其参比菌株的核糖体蛋白质序列,计算获得分子质量理论值,用于注释目标菌株MALDI-TOFMS指纹图谱中的核糖体蛋白质信号。【结果】从8目,24科,53属,114种,142株放线菌的MALDI-TOFMS图谱中总共注释出31种核糖体蛋白质。各菌株的指纹图谱中核糖体蛋白质信号数量差异显著。各种核糖体蛋白质信号的注释次数差异显著。总共15种核糖体蛋白质在超过半数图谱中得到注释,注释次数最高的是核糖体大亚基蛋白质L36。【结论】本研究找到了放线菌纲细菌MALDI-TOF MS图谱中常见的15种核糖体蛋白质信号,可为通过识别核糖体蛋白质的质谱特征峰鉴定放线菌的方法建立提供依据。     

基于支持向量机的大肠黏液腺癌术前血清蛋白质标志物检测及分析

应用表面加强激光解吸电离-飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)技术和CM10蛋白质芯片从大肠黏液腺癌和非黏液腺癌患者中成功地筛选出了大肠黏液腺癌患者血清特异性相关蛋白.应用美国CipherGen公司CM10蛋白质芯片和PBSⅡ型蛋白质芯片阅读仪检测53例大肠癌患者(黏液腺癌12例,非黏液腺癌41例)患者血清蛋白质指纹图谱.采用ZUCI-Protein Chip Data Analyze System分析软件包进行分析,离散小波去噪音,结合支持向量机筛选肿瘤标志物,建立大肠黏液腺癌的术前诊断模型.12例大肠黏液腺癌患者与41例大肠非黏液腺癌患者的血清蛋白质有12个蛋白质峰强度有显著差异.其中质荷比为24 297和23 434 m/z处的蛋白质峰强度统计学P值分别为0.0067和0.0092,差异有极显著统计学意义.支持向量机筛选出24 297、3 322、3 822和4 353 m/z蛋白质峰作为生物标志物进行检测和预测准确率,其中12例大肠黏液腺癌患者中有10例患者被正确识别,41例大肠癌非黏液腺癌患者中有39例被正确识别,准确率为92.45%(49/53).该方法可以较好地应用于区别大肠黏液腺癌和非黏液腺癌,进行术前病理鉴别,指导进行大肠黏液腺癌的手术和综合治疗.     

Transmission of circulating cell-free AA amyloid oligomers in exosomes vectors via a prion-like mechanism

Recent studies clearly demonstrated that several types of pathogenic amyloid proteins acted as agents that could transmit amyloidosis by means of a prion-like mechanism. Systemic AA amyloidosis is one of the most severe complications of chronic inflammatory disorders, particularly rheumatoid arthritis. It is well known that, similar to an infectious prion protein, amyloid-enhancing factor (AEF) acts as a transmissible agent in AA amyloidosis. However, how AEF transmits AA amyloidosis in vivo remained to be fully elucidated. In the present study, we focused on finding cell-free forms of AEF and its carriers in circulation by using the murine transfer model of AA amyloidosis. We first determined that circulating cell-free AEF existed in blood and plasma in mice with systemic AA amyloidosis. Second, we established that plasma exosomes containing AA amyloid oligomers derived from serum amyloid A had AEF activity and could transmit systemic AA amyloidosis via a prion-like mechanism. These novel findings should provide insights into the transmission mechanism of systemic amyloidoses.     

Amidation of methyl-esterified oligogalacturonides: examination of the reaction products using MALDI-TOF MS

Amidation of methyl-esterified oligogalacturonides (oligoGalA) was studied to produce partly and fully amidated oligoGalA to be used as substrates and/or inhibitors for the characterization of pectolytic enzymes acting on the homogalacturonan backbone. The reactions were performed with varying concentrations of ammonia or methylamine and monitored in time using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) that allows sensitive monitoring of the reactions. MALDI-TOF MS reveals the degree of amidation (DAm) and extent of hydrolysis of methyl-esters. Using this technique the conditions for each of the reactions was optimized. Amidation was performed best under anhydrous conditions at a concentration of 4 M ammonia or methylamine at ambient temperature. Amidation using methylamine reached almost completeness (DAm 95) without hardly any hydrolysis of methyl-esters while amidation with ammonia reached a DAm of 70 on average. After an initial fast amidation, precipitation of the partly amidated oligoGalA reduced the reaction rate enormously. The use of ammonia in aqueous solutions instead off anhydrous ammonia resulted in 6–10% lower DAm values due to the hydrolysis of methyl-esters. Therefore, anhydrous conditions are preferred during amidation. Furthermore, methylamine is a better reagent for amidation of oligoGalA and pectins then ammonia, but also results in totally different products with other properties.     

SELDI-TOF MS技术及其在癌症早期诊断中的应用

ELDI—TOF MS技术是差异蛋白质组学研究中的一种新技术。本文介绍了这种技术的特点及分析步骤,总结了SELDI—TOF MS技术在癌症早期诊断中的应用,最后指出这种技术存在的问题,并对其前景进行了展望。     

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱在微生物鉴定中的研究进展

与传统的微生物鉴定技术相比,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)是一种准确、可靠和快速的鉴定和分型的技术。本文通过检索近年来国内外相关研究论文,总结最新的研究进展,发现MALDI-TOF MS在临床病原微生物、食源性微生物以及环境微生物等鉴定中有较大的优势,加快了微生物鉴定的进程,同时探索该技术在新领域的最新进展和面临的挑战,以期为我国基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术的发展提供参考。     

六种猪呼吸道RNA病毒MALDI-TOF MS同步检测体系的构建

【目的】建立猪繁殖与呼吸综合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)、猪瘟病毒(classical swine fever virus,CSFV)、口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)和猪流感病毒(swine influenza virus,SIV)的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)多目标检测方法,同时对SIV进行通用型、H1型及H3型分型检测。【方法】本研究根据6种病原体基因的保守序列,设计了6对加标引物及对应的延伸探针并进行单反应试验。通过体系优化引物浓度和反应条件,以及方法特异性、重复性及灵敏度分析,使用MALDI-TOF MS检测方法及荧光定量PCR方法分别对临床样本和猪源产制品进行检测,并对结果进行对比验证。【结果】质谱结果显示,6种产物峰仅在靶标病毒对应的产物位置出现峰...     

基于基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱的猪呼吸道病毒多目标鉴定方法的建立和应用

【目的】建立能高效同步鉴定猪伪狂犬病毒(porcine pseudorabies virus,PRV)、猪圆环病毒2型(porcine circovirus 2,PCV-2)和3型(porcine circovirus 3,PCV-3)、非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)以及猪博卡病毒1型(porcine bocavirus group 1,PBoV-G1)、2型(porcine bocavirus group 2,PBoV-G2)和3型(porcine bocavirus group 3,PBoV-G3)等呼吸道病毒的核酸基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)高通量多目标检测技术。【方法】根据7种病原体基因的保守序列,分别设计不同病原的引物及对应的单碱基延伸探针,通过引物浓度和反应条件优化,方法特异性、敏感性和稳定性分析,以及临床样本和猪源产制品的检测验证,建立常见猪呼吸道DNA病毒的MALDI-TOF MS多目标检测体系。【结果】质谱分析显示,多目标检测体系的7种靶标产物峰只在特定病毒阳性样品检测时产生,与其他病原体检测无交叉反应,表明该方法对7种靶标病毒检测特异性良好。重复性试验结果分析显示,体系中每种病毒在高、中、低浓度时批内阳性符合率均≥98.0%,批间均≥98.3%,表明该方法具有较高的稳定性。体系中7种病原体每种病毒最低检测限在8.65–26.27拷贝/μL之间,与荧光PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)检测方法相当。采用MALDI-TOF MS多重检测方法对100份组织、饲料和猪肉样品进行检测应用,检出2种及以上混合感染样品39份,其中5份样本同步检出5种病原体阳性;对8份ASFV-p72假病毒人工污染样品进行验证,均可检出ASFV阳性。将以上样本检测应用结果与荧光PCR方法进行比对验证,2种方法对于不同病原体检测结果的符合率高达94.4%–100%。【结论】本研究建立的基于MALDI-TOF MS的猪呼吸道常见DNA病毒多重检测方法为猪群相关疫病快速监测和鉴别诊断,以及便利化进出口动物检疫等提供了一种新的敏感、特异的高通量多目标检测技术。