一个平台研究蛋白质、后修饰、代谢物,筛选免疫反应、 信号通路中的关键分子,发现药物治疗新靶标。
绝大多数的药物治疗靶标都是蛋白质,例如肿瘤靶向药物多为激酶抑制剂,作用靶标为肿瘤信号通路中的 激酶;抗体药物和细胞治疗多针对肿瘤细胞表面受体/ 抗原,介导免疫反应和细胞毒性(图 1)。研究表明, 人体中全部的药物靶点蛋白超过 1 万种,而目前发现的靶点仅有 500 种左右。疾病的精准治疗亟待大量全 新治疗靶标的发现与使用。
图 1. 激酶和细胞表面蛋白是重要的肿瘤治疗靶标
(Nature Reviews Cancer, 2012, 12: 553)
基于 Orbitrap 超高分辨质谱的蛋白质组分析是高通量发现潜在治疗靶标的利器。2015 年启动的人类免 疫肽组学计划(HIPP, https://www.hupo.org/Human-Immuno-Peptidome-Project),即致力于使用蛋白质 组学手段,收集并测定人细胞表面 MHC-I 与 MHC-II(或称 HLA)呈现的所有肽段序列,更透彻地理解免疫系 统,指导并加快下一代疫苗的更透彻地理解免疫系统,指导并加快下一代疫苗的案的开发(图 2)。
图 2. 基于免疫肽组学开发新一代疫苗与免疫治疗靶标
(Mol Cell Proteomics, 2015, 14: 658)
1. 探索新冠新疗法,蛋白质组学在行动
法兰克福大学医学病毒学研究所 和歌德大学医学院团队发表最新 研究中,建立感染 SARS-CoV-2 的 Caco-212 细胞模型, 运用一 种新颖的多重增强蛋白质动力 学 (multiplexed enhanced protein dynamicsme, mePROD) 方法进行 蛋白质组学分析,能够在高时间 分辨率下确定转录组和蛋白质组 的变化,加速确证病毒致病性相 关的生物途径以及寻找潜在的药 物靶标。
对细胞中 SARS-CoV-2 复制的影响,高达 10 μM 的布雷奎纳,并不具有抗病毒的作用。相比之下,低浓度下的利巴韦林即可抑制 SARS-CoV-2 复制,这表明利巴韦林是可以进行进一步检测的候选药物。
此外,与蛋白质折叠相关的蛋白变化与病毒蛋白质较为一致,特别是 AAA 家族的六聚体 ATPase 酶 - p97。测试 p97 的小分子抑制剂 NMS–873 对 SARS-CoV-2 复制的影响。研究表明,NMS–873 在低纳摩尔浓度下即可完全抑制 SARS-CoV–2。
2. 治疗方案
未来,蛋白质组检测将越来越多地应用于肿瘤免疫治疗方案的选择。通过蛋白质组学方法直接检测活检样本的肿瘤微环境,鉴定肿瘤细胞表面蛋白,根据表面抗原 / 免疫检查点的表达与呈现情况,个性化地制定治疗方案。
图. 通过检测肿瘤细胞表面抗原 / 免疫检查点,个性化地制定治疗方案
(Nature Reviews Cancer, 2012, 12: 252)
赛默飞 Orbitrap 技术助力疾病标志物发现到临床应用全过程
绝大多数的药物治疗靶标都是蛋白质。研究表明,人体中全部的药物靶点蛋白超过 1 万种,而目前发现的靶点仅有 500 种左右。疾病的精准治疗亟待大量全新治疗靶标的发现与使用。Nature Reviews Cancer, 2012, 12: 553
2015 年启动的人类免疫肽组学计划 (HIPP),即致力于使用蛋白质组学手段,收集并测定人细胞表面 MHC-I 与 MHC-II(或称 HLA)呈现的所有肽段序列,更透彻地理解免疫系统,指导并加快下一代疫苗的开发和自身免疫病、传染性疾病、癌症免疫治疗方案的开发。
基于免疫肽组学开发新一代疫苗与免疫治疗靶标。
参考文献
• Mass Spectrometry of Human Leukocyte Antigen Class I Peptidomes Reveals Strong Effects of Protein Abundance and Turnover on Antigen Presentation (Mol Cell Proteomics, 2015, 14: 658)(人免疫肽组学研究)
• The antigenic landscape of multiple myeloma: mass spectrometry (re)defines targets for T-cell–based immunotherapy (Blood, 2015, 126: 1203)(T 细胞治疗潜在靶标发现)
• Adenanthin targets peroxiredoxin I and II to induce differentiation of leukemic cells (Nat Chem Biol, 2012, 8: 486)(腺花素作用靶点研究)