【佳学基因检测】非小细胞肺癌生物标志物的检测方法或技术

什么是质谱技术，如何在肺癌基因检测中使用？

质谱技术(Mass spectrometry, MS)是一种能够准确测定未知样本中的化合物质量的技术。它基于生成带电荷的离子,并根据质荷比对离子进行分离和检测的原理。

质谱技术在肺癌基因检测中的应用主要有:

蛋白质组学分析:通过质谱技术可以定量检测细胞或血液样本中的大规模蛋白表达谱,寻找与肺癌相关的蛋白生物标志物。

代谢组学分析:检测肺癌细胞或体液中的代谢物变化,研究代谢路径的重编程,寻找代谢生物标志物。

基因组学分析:质谱技术可以进行DNA和RNA的精确定量,检测基因表达和甲基化水平的变化。

蛋白质互作组学:研究蛋白质复合物和相互作用,寻找驱动肺癌发生的关键蛋白网络。

图像质谱:直接在组织切片上进行质谱分析,研究肿瘤组织的分子表达模式。

液体活检:使用质谱技术分析血液循环肿瘤DNA、外泌体等样本,实现无创检测。

综上,质谱技术为肺癌提供了多组学层面的检测手段,能提高生物标志物的发现效率,有助于肺癌的早诊早治。未来质谱技术与其他检测技术的整合,将大大推动肺癌精准医学的发展。 质谱技术允许对早期非小细胞肺癌进行非假设驱动的全蛋白分析,该技术将目的导向的样本制备与质谱前的液相色谱技术相结合。它涉及样本消化、肽段滴定、电离和生物标志物表征等。这些包括优化样本制备流程(MStern印迹、免疫耗竭/滤助样品制备、悬浮捕获)、改变质谱扫描模式(数据依赖采集、数据独立采集)、开发定量技术(同位素标记/无标记)和改进仪器(离子捕获质谱、高场不对称离子迁移谱)。使用血液或血清,单次质谱运行可以表征数百至数千个蛋白。基于质谱的液体活检已在多种癌症包括非小细胞肺癌中进行。

 

proximity扩展测定的原理及其在肿瘤基因检测中的应用

proximity扩展测定(Proximity extension assay, PEA)是一种蛋白检测技术,基于传统ELISA方法和DNA测序技术的原理。

PEA的工作原理是:

使用特异性抗体对标定待测蛋白。抗体上连接有互补的DNA序列。

当两个抗体同时结合目标蛋白时,相连的DNA链发生靠近,触发连接反应。

连接后的DNA链经PCR扩增后进行测序。

通过测序reads数计算目标蛋白的相对表达量。

PEA技术在肿瘤基因检测中的应用:

可同时定量检测数十到数百种肿瘤相关蛋白标志物。

可用于血液循环肿瘤DNA等无创样本,实现非入侵性检测。

可通过蛋白组学检测实现病情监测、药效评价、预后预测等。

结合肿瘤基因组数据,可以检测驱动基因突变导致的蛋白表达变化。

可用于研发与临床转化,如开发诊断蛋白组学检测试剂盒。

综上,PEA技术具有高通量多靶点检测优势,为肿瘤精准医学提供了重要的蛋白组学检测手段。

 proximity扩展测定基于传统夹心ELISA和DNA读出技术工作原理。该血清蛋白质谱技术需要极少的样本量并具有全面的检测范围。特异性抗体对通过互补DNA寡核苷酸序列标记,允许高保真的差异杂交。所产生的DNA序列经扩增后进行下一代测序。该先进的自我扩展测定法可检测3072个靶点,避免了传统多重免疫分析中的交叉反应问题。但是,高通量自我扩展测定存在库构建、测序和分析等方面的折衷。
 

反相蛋白质数组与肺癌检测

反相蛋白质数组(Reverse phase protein array, RPPA)是一种高通量的蛋白质组学技术,可用于肺癌的检测。

RPPA技术原理:

1. 转录组水平:将肿瘤组织/细胞裂解,提取总蛋白并打印成点阵列。
2. 抗体检测:使用经验证的特异性抗体探针,检测点阵列中的蛋白表达和翻译后修饰。
3. 信号检测:荧光或发色基质反应检测信号。
4. 数据分析:相对蛋白表达水平和修饰情况。

RPPA技术在肺癌检测中的应用:

1. 可同时检测数百种肿瘤相关蛋白和修饰形式。
2. 可区分肺癌不同病理类型。
3. 检测治疗响应和预后相关的生物标志物。
4. 评估肿瘤进展和药物耐药的分子机制。
5. 优于Western blot,维持组织的空间信息。
6. 可用于血清、血浆等体液样本。
7. 可打印入微阵列进行高通量检测。

总之,RPPA技术具备高通量和高特异性的优势,可检测包括肺癌在内的多种恶性肿瘤的关键蛋白标志物,有助于疾病的精准化检测试剂盒开发、病情监测以及药物研发。

反相蛋白质数组是一种高通量靶向的高通量蛋白质谱技术,优于组织检测的蛋白质检测,可检测蛋白及其翻译后修饰。完全变性的蛋白质固定于稀释系列的基质上。使用高特异性经反相蛋白质数组验证的抗体探针含样本的切片,并用荧光检测或颜色显影进行定量信号检测。利用这种方法可检测直径小于100nm的细胞外囊泡中的肿瘤蛋白标志物,可扩展至液体活检。尽管该技术需要精细的工作流程,但已经应用反相蛋白质数组技术分析了276种细胞蛋白,发现了7种乳腺癌蛋白生物标志物。

核酸适体与肺癌精准用药

核酸适体(Aptamer)是一类可以特异性识别目标分子的短单链DNA或RNA。它可以与蛋白质、小分子化合物等靶标具有高亲和力和专一性的结合,在肺癌精准用药中具有潜在应用价值。

核酸适体技术在肺癌精准用药领域的几个应用:

1. 识别和富集循环肿瘤细胞:适体可以特异性捕获循环肿瘤细胞,进行无创检测和分析。

2. 靶向药物送递:通过与肿瘤相关靶点亲和的适体,可以特异性向肿瘤细胞递送药物。

3. 联合治疗策略优化:使用适体识别耐药相关分子,指导联合用药策略。

4. 治疗反应监测:设计特异性适体探针,评估治疗反应和耐药过程。

5. 新药筛选平台:适体-靶点结合系统用于verification新药的靶向性能。

6. 肿瘤成像:使用荧光或放射性标记的适体实现肿瘤的轻射线成像。

总之,核酸适体技术提供了一系列优异的生物探针,其高特异性亲和力可广泛应用于肺癌的精准诊断与用药。适体技术的进一步研发,将大大促进肺癌精准医学的进步。

核酸适体是可以与靶蛋白高亲和力和特异性结合的短单链DNA、RNA或肽。慢解离速率适体扫描测定使用连接了荧光标记物和光裂解连接基的结合分子,经过生物素 Affinity富集和UV裂解及标记后与蛋白质复合。然后蛋白-适体复合物经洗脱,通过DNA杂交技术进行定量。该技术实现了并行超高通量筛选7000多种蛋白质,但设计高质量适体用于新靶点的难度仍然存在。

 

抗原抗体阵列与肺癌精准用药

抗原抗体阵列技术利用抗原-抗体特异性结合原理,可以在固相载体上高通量并行检测多个蛋白质标志物,在肺癌精准用药中有广阔应用前景。

抗原抗体阵列技术在肺癌精准用药中的几个应用:

1. 多标志物联合检测:实现对数十到上百肿瘤相关蛋白的高通量定量,评估整体生物标志物谱。

2. 精准分子分类:不同细胞亚群分子表达模式的差异,有利于细胞功能状态精确判断。

3. 药效预测:检测关键通路/过程的蛋白表达变化,评价靶向药物疗效。

4. 耐药机制研究:比较敏感性和耐药肿瘤的差异蛋白表达,解析获得性耐药机制。

5. 个体化用药选择:指导药物的精准应用,实现药物-患者匹配。

6. 药效动态监测:不同给药时间点收集标本,监测药物作用过程。

7. 新药开发平台:评价新药分子的作用方式和适应证。

8. 临床试验支撑:蛋白组学分析验证新药临床前后效应。

综上,抗原抗体阵列技术可实现对肺癌精准诊断和用药的多维度支持,推动肺癌精准医学实践。 基于夹心ELISA和磁珠的阵列仅限于中低通量蛋白质谱分析。抗原抗体阵列因其在分析和生化特性上的相似性,采用平面和磁珠抗体阵列以及蛋白质组阵列。它通过亲和力结合、共价结合和物理吸附等方式将特定抗体固定在基质上。该方法稳定性强,可以表征成千上万种蛋白,最小化免疫反应混合液中抗体诱导的免疫原性交叉反应。抗体阵列具有超高灵敏度,可以克服非靶向蛋白引起的交叉敏感问题。理论上,抗原阵列可以检测蛋白质与蛋白质、细胞、小分子、脂质、抗体和核酸的相互作用。迄今为止,最全面的人源蛋白质组阵列可检测21000多种蛋白形式(覆盖超过81%的蛋白质组),使其成为强大的工具。此外,高通量蛋白质阵列被用来设计一组针对H-RAS、P53和ETHE1的早期肺癌诊断自身抗体组合诊断面板。

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