周小軍汪蕓林葆睿

Springbio抗體芯片技術(shù)研究鼻咽癌差異表達蛋白*

周小軍1汪蕓2林葆睿1

目的探討鼻咽癌病灶組織的差異表達蛋白特征。方法初診鼻咽癌及慢性鼻咽炎患者各4例，應(yīng)用可同時分析722個蛋白的Springbio抗體芯片檢測不同性質(zhì)鼻咽組織標本蛋白質(zhì)譜表達差異，探討鼻咽癌組織的差異蛋白表達模式。結(jié)果相比于慢性鼻咽炎組織，鼻咽癌組織表達活性明顯上調(diào)的蛋白有13個，主要包括生長因子類蛋白、癌基因及抑癌基因類蛋白、癌擴散與轉(zhuǎn)移類蛋白、體液免疫類蛋白和治療相關(guān)性蛋白；表達顯著下調(diào)的有9個蛋白，主要包括細胞免疫類蛋白、營養(yǎng)類蛋白、角蛋白、集落刺激因子和其它蛋白。結(jié)論未治鼻咽癌原發(fā)灶組織中存在著明顯的差異表達蛋白質(zhì)譜特征。

鼻咽癌；蛋白質(zhì)表達譜；差異表達特征；抗體芯片技術(shù)

癌癥研究已成為醫(yī)學(xué)研究的熱點，專家們已從不同角度不同層次篩選了可能致癌的基因及蛋白，但癌癥的發(fā)生及發(fā)展涉及到多種因素及層面，篩選出的鼻咽癌差異表達蛋白是否在不同的癌癥中都發(fā)生作用以及它們的在具體癌癥中的群體表達情況，均有待于確認。鼻咽癌為好發(fā)于中國南方的惡性腫瘤，具有明顯的地域性，號稱廣東瘤。故本項目擬在鼻咽癌高發(fā)區(qū)廣東中山市選擇高通量的Springbio抗體芯片技術(shù)研究鼻咽癌群體蛋白的表達，結(jié)果報道如下。

材料與方法

1 材料

鼻咽組織標本，來源于廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬中山醫(yī)院門診病例，初診未治鼻咽癌4例：女3例，男1例，平均35歲，均為分化型非角化型癌。臨床分期按2008年全國鼻咽癌分期標準，均為T1N1M0（2期）患者，無全身轉(zhuǎn)移。鼻咽炎4例：均為男性，平均33歲。中醫(yī)體質(zhì)分型參照既往研究[1]：4例鼻咽癌病人，氣虛質(zhì)及正常質(zhì)各2例；4例鼻咽炎病人，氣虛質(zhì)及正常質(zhì)各2例。檢測物為新鮮的鼻咽組織，-80℃保存。

Springbio高通量抗體芯片（美國），具有高特異性及高純度，每一種抗體純度均為WB、IP和IHC級別，芯片內(nèi)探針為兩次重復(fù)，可使結(jié)果更為準確。芯片可同時檢測722個目標蛋白，涉及多種重要生物學(xué)功能，包括：①Cancer Markers，②Cell Cycle, Stress Response and DNA Damage Repair，③Apoptosis，④Tumor Metastasis，⑤Oncogene，⑥Tumor suppressors，⑦Cell Differentiation，⑧Tumor Signal Transduction，⑨Others，如：6-Histidine,Beta-Galactosidase,Biotin,Bromodeoxyuridine，Bromodeoxyuridine,Fluorescein Isothiocyanate,GFP,GST,HA,Luciferase,Maltose Binding Protein。

2 方法

2.1 樣品蛋白質(zhì)抽提

取適量（250～500mg）鼻咽組織樣品于冰上，加1ml含蛋白酶抑制劑的總蛋白抽提試劑，每1ml蛋白抽提試劑中加入5ul蛋白酶抑制劑，5ulPMSF和5ul磷酸酶混合液，勻漿后，4℃12000g離心15mins，取上清。

2.2 蛋白質(zhì)定量

按KCTM BCA蛋白質(zhì)定量試劑盒（KangChen KC-430）操作說明操作，測定樣品蛋白濃度。以校正的BSA標準蛋白在570nm測量值對其濃度（μg/ml）做圖繪制標準曲線，每個樣本的蛋白含量見表1。

表1 Protein Quantification by BCA Protein Assay Kit

2.3 蛋白標記

取等量蛋白樣品加1ul Cy3標記的Dylight 550 NHS（Pierce,Cat.#66262,USA） 和 5ul labeling Buffer，室溫標記1h，每10mins震蕩一次。將spin-OUT GT-600 Micro columns（G Biosciences,Cat.# 786-170,USA）用1xTBS洗滌3次，200ul/次，室溫2000g離心5mins，棄流出液。把標記的蛋白樣品加入spin-OUT GT-600 Micro columns中室溫2000g離心5mins，以去除未標記的熒光染料。

2.4 熒光標記的蛋白樣品與芯片雜交

標記的樣品加等量的5%BSA與芯片進行雜交，室溫2h并避光。

2.5 圖象掃描，分析

使用Genepix 4000B（Axon,USA）進行圖像掃描，使用532nm激光激發(fā)，測定實驗樣品各點的信號強度。圖像存成TIF文件，利用軟件Genepix Pro 6.0（Axon,USA）分析數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)“N/A”則不納入數(shù)據(jù)統(tǒng)計，統(tǒng)計分析考慮到中醫(yī)體質(zhì)可能對蛋白表達的影響，故以中醫(yī)體質(zhì)作為協(xié)變量進行協(xié)方差分析。

結(jié)果

1 鼻咽癌及鼻咽炎蛋白芯片檢測結(jié)果，見圖1。

2 鼻咽癌患者表達上調(diào)的差異蛋白

在鼻咽癌與鼻咽炎芯片結(jié)果對比分析中，剔除檢查結(jié)果顯示為“N/A”者(即檢驗結(jié)果不穩(wěn)定不可靠者)，選擇在所有8個標本中均有穩(wěn)定表達者進行分析，發(fā)現(xiàn)鼻咽癌表達上調(diào)的蛋白有13個，見表2。包括①生長因子類蛋白如Hepatocyte Growth Factor，上調(diào)3.7倍，GnRH Receptor，上調(diào)1.78倍，thymidine phosphorylase，上調(diào)1.66倍，growth factor receptor—bound 2，上調(diào)1.43倍。②癌基因及抑癌基因類蛋白，如RPA/p70，上調(diào)3.87倍，Retinoblastoma上調(diào)2.21倍，von Hippel-Lindau Protein，上調(diào)1.89倍，CDK1上調(diào)1.48倍。③癌擴散與轉(zhuǎn)移類蛋白，如CD42b上調(diào)2.89倍，CAl9-9上調(diào)1.91倍，CDl06上調(diào) 1.80倍。④體液免疫類蛋白如 Plasma Cell Marker上調(diào)2.23倍。⑤與鼻咽癌治療相關(guān)的蛋白如P170上調(diào)2.41倍。

圖1 鼻咽癌及鼻咽炎Springbio蛋白芯片圖

表2 鼻咽癌表達上調(diào)的13個蛋白(n=4)

3 鼻咽癌患者表達下調(diào)的差異蛋白

鼻咽癌表達下調(diào)的蛋白有9個，見表3，包括①某些抑癌基因蛋白，如SHP-1下調(diào)2倍。②細胞免疫類蛋白如MHC II(HLA-DQ)下調(diào)1.8倍。③營養(yǎng)類蛋白如Milk Fat Globule Membrane Protein下調(diào)1.79倍。④角蛋白如Keratin 8下調(diào)了2.22倍。⑤集落刺激因子如CD115/c-fms/CSF-1R/M-CSFR下調(diào)了1.7倍。⑥其它蛋白，如GAD65下調(diào)2.86倍，CD1下調(diào)2.38倍，ribonucleoprotein下調(diào)2.02倍，14.3.3 gamma下調(diào)1.43倍。

表3 鼻咽癌表達下調(diào)的9個蛋白(n=4)

討論

癌癥的發(fā)生發(fā)展是一個錯綜復(fù)雜的過程，在此漫長過程中，抑癌基因的失活、癌基因的激活、細胞分化及凋亡、細胞周期的啟動及限制、DNA損傷與修復(fù)等，以及它們之間不同層次復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)式調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)致了癌癥的發(fā)生、擴散和轉(zhuǎn)移。單一基因或單個蛋白的研究奠定了癌癥研究的基礎(chǔ)，再利用抗體芯片技術(shù)，將蛋白質(zhì)分子作為配基，將其有序地固定在固相載體的表面形成微陣列，用標記了熒光的蛋白質(zhì)進行抗原抗體反應(yīng)，經(jīng)熒光掃描等檢測方式測定芯片上各點的熒光強度，來分析蛋白差異，研究在其它癌癥有致癌作用的蛋白是否在鼻咽癌也有致癌作用及其群體在鼻咽癌的表達情況，研究顯示，鼻咽癌既有表達上調(diào)的蛋白亦有表達下調(diào)的蛋白，有統(tǒng)計差異的上調(diào)蛋白有13個，下調(diào)蛋白有9個，上調(diào)蛋白主要包括①生長因子類蛋白，如Hepatocyte Growth Factor，GnRH Receptor，thymidine phosphorylase，growth factor receptor—bound 2。②癌基因及抑癌基因類蛋白，如 RPA/p70，Retinoblastoma，von Hippel-Lindau Protein，CDK1。③癌擴散與轉(zhuǎn)移類蛋白，如CD42b，CAl9-9，CDl06。④體液免疫類蛋白如Plasma Cell Marker。⑤與鼻咽癌治療相關(guān)的蛋白如多藥耐藥蛋白P170等。下調(diào)蛋白主要包括①抑癌基因類蛋白如SHP-1。②細胞免疫類蛋白如MHC II(HLA-DQ)。③營養(yǎng)類蛋白如Milk Fat Globule Membrane Protein。④角蛋白如Keratin 8。⑤集落刺激因子如CD115。⑥其它蛋白，如GAD65、CD1、ribonucleoprotein、14.3.3 gamma等。

1 上調(diào)蛋白分析

1.1 生長因子類

腫瘤病的實質(zhì)就是瘤細胞的失控性生長，而失控性生長與各種各樣的生長因子關(guān)系非常密切。肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)屬于纖溶酶原依賴性的生長因子家族，是一種間質(zhì)來源的多效性生長因子，具有促細胞分裂、增生、遷移、分化以及促進血管內(nèi)皮細胞增生和新生血管形成等廣泛的生物學(xué)活性，在腫瘤形成過程等方面亦發(fā)揮重要作用。既往研究報道，HGF在鼻咽癌表達要高于鼻咽炎組織，且利于腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移[2]。促性腺激素釋放激素GnRH及其受體在許多生殖性腫瘤及非殖性腫瘤細胞中有著很高的表達，卵巢、子宮內(nèi)膜、前列腺、垂體、胰腺和肝臟發(fā)生的腫瘤細胞上有GnRH結(jié)合位點，GnRH類似物可抑制這些腫瘤細胞生長。體內(nèi)、外實驗均表明，GnRH受體水平的不同和信號途徑的活化影響了卵巢癌細胞的凋亡，從而導(dǎo)致GnRH對細胞增殖的特異性影響[3]。胸苷酸磷酸化酶(thymidine phosphorylase，TP)亦稱血小板源性內(nèi)皮細胞生長因子，是由多種細胞產(chǎn)生的內(nèi)源性肽類生長因子，具有內(nèi)皮細胞絲裂原樣作用，可促進血管新生，主要功能是參與腫瘤的新生血管形成和腫瘤轉(zhuǎn)移。正常組織內(nèi)TP表達受到嚴格調(diào)控，表達水平很低，甚至檢測不到，而在某些腫瘤如胃癌、大腸癌、乳腺癌、宮頸癌和肺癌組織中過度表達,并對胃癌、大腸癌、乳腺癌和宮頸癌的血管生成有明顯促進作用[4]。生長因子受體結(jié)合蛋白2(growth factor receptor—bound 2，GRB2)是位于細胞膜上的一種銜接蛋白，在腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)化、侵襲及轉(zhuǎn)移過程中起重要作用。直接參與多種惡性腫瘤的發(fā)病、進展及轉(zhuǎn)移[5]。

1.2 癌基因及抑癌基因類蛋白

它們與腫瘤的發(fā)生息息相關(guān)。細胞周期蛋白依賴激酶是調(diào)控細胞周期的一個蛋白家族，其成員有CDK1～CDK9，CDK1可以促進G2/M期轉(zhuǎn)換而加速細胞周期進程而與癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。細胞實驗顯示[6]鼻咽癌CNE2細胞CDK1和survivin表達上調(diào)。抑癌基因為抑制癌發(fā)生的基因，其表達的蛋白應(yīng)是抑制癌癥的發(fā)生，故在癌癥中其活性功能應(yīng)性下降的，但我們對鼻咽癌的研究發(fā)現(xiàn)，抑癌基因?qū)?yīng)的某些蛋白卻是上調(diào)表達的，如VHL蛋白、視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白和復(fù)制蛋白A。VHL是一種腫瘤抑制基因，具有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、穩(wěn)定細胞生長和調(diào)節(jié)細胞周期的功能。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[7]，視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白在鼻咽癌為高表達，在正常鼻咽組織中低表達，其癌變機理為通過p16-CyclinDl／CDK4-pRb信號通路參與調(diào)控鼻咽癌細胞周期，進而影響鼻咽癌的發(fā)生。復(fù)制蛋白A是真核細胞單鏈DNA結(jié)合蛋白，在DNA復(fù)制、修復(fù)及損傷應(yīng)激反應(yīng)過程中均起著重要的作用，是DNA穩(wěn)定蛋白，起抑制癌癥的發(fā)生的作用，但我們研究表明，在鼻咽癌組織中存在著高表達，這與國外在研究食管癌時也發(fā)現(xiàn)其存在高表達相類似[8]。其可能的原因為，因腫瘤細胞在癌變時出現(xiàn)了大量的單核苷酸突變，存在著大量的DNA異常，激起RPA的增高以滿足DNA修復(fù)增加的需要，即腫瘤中可能存在DNA修復(fù)需要增強的反饋調(diào)節(jié)機制。

1.3 與癌轉(zhuǎn)移有關(guān)的蛋白

CAl9-9即Lewis血型抗原，是一種糖蛋白，存在于唾液與血漿中的可溶性抗原。它在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中起著重要作用，是某些腫瘤細胞的特異性的終表達產(chǎn)物，可被某些惡性細胞表達并分泌于體液中，常在胃癌、結(jié)腸癌等消化道腫瘤中出現(xiàn)高水平表達。CDl06（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1，血管內(nèi)皮細胞粘附分子-1)為免疫球蛋白超家族成員，主要存在于血管內(nèi)皮細胞膜上，可調(diào)節(jié)細胞與細胞，細胞與細胞外基質(zhì)間相互粘合，可參與細胞遷徙、錨定、增殖分化和細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控，在白血病、淋巴瘤等惡性血液病患者粘附分子表達增高，我們在鼻咽癌實體瘤中也發(fā)現(xiàn)CDl06的增高，與既往研究報道結(jié)果相類似[9]。CD42b是血小板膜表面的主要糖蛋白之一，正常情況下均勻分布在整個血小板膜的表面，若CD42b表達的減少可促進血小板的聚集與釋放反應(yīng)。冠心病患者CD42b的陽性表達顯著低于正常對照，血小板與腫瘤細胞通過各自膜表面表達的精蛋白受體及其配基的連接作用相互激活以影響腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移過程。在鼻咽癌組織中CD42b的增高，可以加速鼻咽癌細胞的遷移。

1.4 與癌治療有關(guān)的蛋白

P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gP或P170)亦稱多藥耐藥蛋白，介導(dǎo)的多藥耐藥是最早研究并得到臨床證實的耐藥機制，P170蛋白在腫瘤組織表達高于正常組織。Chen(10)等研究發(fā)現(xiàn)，P170在原發(fā)性鼻咽癌中占12.6%，復(fù)發(fā)性鼻咽癌中占32.6%，認為P170介導(dǎo)的MDR機制在原發(fā)性鼻咽癌MDR中不占主導(dǎo)地位，但在復(fù)發(fā)性鼻咽癌中有表達較高。

2 下調(diào)的蛋白分析

2.1 細胞免疫

表現(xiàn)為MHC II分子（即主要組織相容性復(fù)合體II類分子）表達低下。MHC II分子的主要功效是在免疫應(yīng)答的始動階段將經(jīng)過處理的抗原片段遞呈給CD4T細胞的抗原受體，導(dǎo)致輔助性T細胞激活和分化從而誘發(fā)免疫應(yīng)答。正常情況下，此蛋白的表達受到機體嚴密調(diào)控,若缺乏MHC II類分子（比如腫瘤）可致免疫原性降低，從而致抗腫瘤免疫功能下降，腫瘤細胞膜表面MHC分子表達的降低或缺失是逃逸機體免疫監(jiān)視的重要原因之一，增強腫瘤細胞中MHC分子的表達是激活腫瘤抗原特異性T細胞進行腫瘤免疫治療的關(guān)鍵[11]。相反，與體液免疫有關(guān)的蛋白如Plasma Cell Marker(漿細胞具有合成、貯存抗體即免疫球蛋白的功能，參與體液免疫反應(yīng))，在鼻咽癌卻是表達上調(diào)的。

2.2 營養(yǎng)性蛋白

目前研究表明乳脂球膜蛋白與免疫、吞噬、信號傳導(dǎo)及細胞周期有關(guān)[12]，而且能抑制癌細胞的生長[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，乳脂球膜蛋白表達低下可能與鼻咽癌發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

2.3 抑癌基因

造血細胞酪氨酸磷酸酶SHP-1已被認為是在淋巴瘤、白血病和其他腫瘤中的抑癌成份[14,15],SHP-1基因甲基化導(dǎo)致SHP-1蛋白表達的減少和缺失被認為是淋巴瘤、白血病細胞株和其他腫瘤細胞的典型特征。本研究中也發(fā)現(xiàn)SHP-1在鼻咽癌中為低表達。

2.4 角蛋白

角蛋白(CK)是表皮細胞的結(jié)構(gòu)蛋白，它們構(gòu)成直徑為10 nm的微絲，在細胞內(nèi)形成廣泛的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在人體的上皮組織中有不少于20種不同種類的CK表達，CK具有維持細胞力學(xué)完整性及細胞調(diào)節(jié)作用，其結(jié)構(gòu)及功能缺陷會導(dǎo)致多種疾病或各種惡性腫瘤。CK在鼻咽癌的表達，在不同的研究中有不一致的表現(xiàn)中南大學(xué)發(fā)現(xiàn)，CK13在鼻咽癌為低表達[16]，且低表達與過甲基化有關(guān)[17]；Bommol等[18]發(fā)現(xiàn)CK13基因的改變與宮頸癌患者有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及宮頸癌患者的復(fù)發(fā)無關(guān)，而與宮頸癌的預(yù)后有關(guān)，即CK13基因表達高的預(yù)后好，CK13基因表達低者預(yù)后差。而另一些研究[19]發(fā)現(xiàn)，CK19在鼻咽癌為高表達。CK8與CK18在其它腫瘤多表現(xiàn)為高表達，角蛋白在不同腫瘤這種不一致的表達情況，可能與不同組織的組織特異性有關(guān)，有待于進一步研究。

2.5 集落刺激因子

集落刺激因子(CSF)的主要功能是刺激骨髓未成熟細胞分化成熟，是血細胞發(fā)生必不可少的刺激因子，既往的實驗及臨床研究證實其在許多惡性腫瘤CSF都有異常升高的表現(xiàn)，如淋巴瘤、肝癌等。但本研究發(fā)現(xiàn)其在鼻咽癌為低表達，可能與腫瘤異質(zhì)性有關(guān)；另一個有趣情況是，雖說CSF在多數(shù)腫瘤為高表達，但現(xiàn)今腫瘤臨床上已常規(guī)應(yīng)用重組人CSF預(yù)防或治療化療引起的粒細胞減少癥[20]，這矛盾的做法是否可以認為CSF高表達會有益于這些腫瘤，值得深和探討。

3 反常情況

3.1 GAD65

為γ-氨基丁酸(GABA)合成的關(guān)鍵酶，而GABA源性系統(tǒng)在調(diào)節(jié)細胞生長發(fā)育等方面起重要作用，近年研究發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤[21](如胰腺癌等)GAD65表達水平明顯高于其正常組織和良性病變，認為GAD65表達與惡性腫瘤發(fā)生、生物學(xué)行為等有密切關(guān)系。但本研究中，GAD65在鼻咽癌中為低表達。

3.2 細胞周期素D1(CyclinDl，CDl)

在多種惡性腫瘤中的均已發(fā)現(xiàn)CD1的過度表達，如乳腺癌、胰腺癌、肝癌、食管癌、非小細胞肺癌、膀胱癌、大腸癌等?，F(xiàn)已將CD1看作癌基因。在多種腫瘤中均有CD1基因擴增和／或表達增強。但本研究中，CD1在鼻咽癌中為低表達。

運用高通量、高特異性的抗體芯片技術(shù)研究得出的結(jié)論。有待于今后臨床的進一步研究證實。

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（收稿:2014-10-09 修回：2014-10-28）

Differentially expressed protein determination in nasopharyngeal carcinoma tissue by Springbio antibody chip technology

ZHOU Xiaojun,WANG Yun,LIN Baorui
Department of otorhinolaryngology,zhongshan hospital affiliated to Guangzhou university of TCM. Guangdong,528401,China

ObjectiveTo investigate the characteristics of differentially expressed proteins in nasopharyngeal carcinoma(NPC) tissue determined by Springbio antibody chip techniques.MethodsIncluded in this study were 4 untreated NPC patients and 4 cases of chronic nasopharyngitis,with total proteins extracted from their biopsied nasopharyngeal tissue samples and assayed by Springbio antibody protein chip,which could detect 722 protein dots simultaneously,to determine the characteristics of differentially expresed proteins in these tissue samples with different lesion quality,especially their expressive model in NPC tissue.ResultsAs compared with that in the tissue samples with nasopharyngitis,NPC tissue samples were determined with 13 proteins up-regulated in their expressive activities,mainly being those of growth factor proteins,oncogene and tumor suppressor proteins,carcinoma proliferation and metastasis related proteins,humoral immune proteins,and anti-tumor activity associated proteins,and 9 proteins down-regulated in their expressive activities,mainly being cellular immune proteins,nutritional proteins,keratin proteins,colony stimulating factor proteins,and some other kinds of protein.ConclusionsAs shown from this study,there is a significantly characteristic profiling model in the differentially expressed proteins in untreated primary focus tissue of nasopharyngeal carcinoma.

Nasopharyngeal carcinoma;Protein expressive profile;Differentially expressed characteristics;Antibody chip techniques

10.16542/j.cnki.issn.1007-4856.2015.04.003

*國家自然科學(xué)基金（NO:81072847，NO:81373698）

1 廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬中山醫(yī)院耳鼻咽喉科(中山市，528401）

2 廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬中山醫(yī)院病理科

周小軍，主任醫(yī)師.Email:zd1232@126.com