蛋白质组学研究关键点：浓度[创新技巧]

蛋白质组（Proteomics）这个被称为生命科学研究进入后基因组时代的里程碑的研究由于蛋白本身的复杂性，以及与其它学科，例如细胞生物学，神经生物学的交叉，倍显复杂和困难。其中关键点，也就是难点之一就是临床样品制备浓度。

第一次提出蛋白质组（Proteomics）这个概念是在1994年，但实际上在基因组计划提出之前就有人提出过类似的蛋白质组计划了，这一研究发展至今研究进展已经十分迅速，不论基础理论还是技术方法都在不断进步和完善。

然而这个被称为生命科学研究进入后基因组时代的里程碑的研究由于蛋白本身的复杂性，以及与其它学科，例如细胞生物学，神经生物学的交叉，倍显复杂和困难。其中关键点，也就是难点之一就是临床样品制备浓度。

人们常说“血浓于水”，除了说明家族之间关系的密切性以外，这个习语也告诉我们，血液是由不同蛋白和其它成份组成的复杂复合物，这构成了我们人类的差异性，但也给研究人员带来了极大的分离困难。

血液用于评价一个人的健康状况已经由来已久了，这是由于不像其它细胞或者组织，血液可以方便的取得，而且几乎包含了身体内所有的蛋白，但是研究人员现在已经需要重新考虑血液在蛋白分析方面的作用了，因为今年有一篇科学文章证明，“重要蛋白实际上存在的浓度是极其低的”。（WJ Qian et al, “Challenges in Biomarker Discovery: Advances and Challenges in Liquid Chromatography-Mass Spectrometry-based Proteomics Profiling for Clinical Applications”, Molecular & Cellular Proteomics, 5:1727-1744, 2006.)

这就引起了一个疑惑：“利用蛋白组学方法是否可以精确的检测和辨认血浆中疾病的生物标记（biomarkers）？”这也导致研究人员对其它研究对象的怀疑，比如脑脊髓液，支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid），生理滑液，乳头吸取液(nipple aspirate fluid），唾液，尿液，以及肿瘤间质液体（tumor interstitial fluids）。

正如那篇文章中提及的，“血液大部分是由几种非常高浓度的蛋白组成——22种高丰度蛋白代表了血浆中总蛋白量的99%”，所以无论分析的是血清还是粘液，低丰度蛋白也许都无法被检测到。而且血浆中蛋白集合的蛋白浓度是在一个高动态范围内（(>10 orders of magnitude）变动——从45 mg/ml的血清白蛋白，到1–10 pg/ml或更低的趋化因子。除此之外还有翻译后修饰的可变性，拼接，以及人类遗传变异和蛋白分离影响。

大部分蛋白质组学研究专家认为目前缺乏一种能够解决所有蛋白纯化问题的技术，然而他们也表示虽然无法获得完全完美的解决方案，但新技术能够帮助他们获得研究飞跃。一般的看法是研究人员可以选择几种不同的分离和纯化技术，进行优化组合。目前市场上也针对这一多元（multi-pronged）策略推出了一些工具和方法，最新产品可以使得研究人员更方便的针对一些蛋白，样品或者上游和下游技术设计实验。

在过去几年中，磁珠技术获得了大家的认可，也是目前最有效的方法之一，利用这种方法，研究人员可以除去不需要的盐分和污染物，浓缩集中蛋白样品，以及去除高丰度蛋白，而且可以选择购买合适的配基（ligands）来浓缩标记的蛋白——对于不同类型的蛋白，有带有不同特异性抗体的磁珠选择。这些磁珠可以回收使用，市场上也提供了不同的试剂盒来满足研究人员对于不同体积的要求，但要分清楚有一些是用于除去蛋白样品中的去垢剂，一些是用于增加特殊分子量蛋白样品浓度的。

以下是一些常见的产品：

Magnetic Bead Chromatography 

说到磁珠，当然要提到Dynal这一现在隶属Invitrogen公司的著名品牌，利用Dynabeads®从例如血清，血浆，尿液或者细胞裂解液等复杂样品中抽提蛋白的方法已经获得许多研究人员的认可了。这个过程主要是基于分子间亲和关系，并不需要离心或者columns，具体过程见下图：

Dynal有基于不同原理的磁珠系统，比如Dynabeads® RPC 18和Dynabeads® RPC Protein利用的是反向色谱技术RPLC，Dynabeads® WCX, Dynabeads® SCX 和Dynabeads® SAX利用的是离子交换技术，无论原理方法是什么，这些磁珠都能从复杂样品中快速简便的分离出蛋白和多肽。