鄧海濱，王中奇，蔡玥嬌，胡紫潔，張銘，龔亞斌，魯葉云，徐振曄

1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院腫瘤科，上海 200032；2.上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科，上海 200030；3.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽(yáng)中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院腫瘤科，上海 200437；4.上海市第十人民醫(yī)院崇明分院中醫(yī)內(nèi)科，上海 202159

1994年，澳大利亞學(xué)者Wilkins和Williams最先提出蛋白質(zhì)組(proteome）的概念，即一個(gè)有機(jī)體的全部蛋白質(zhì)組成及其活動(dòng)方式[1]；1995年，proteome一詞首次出現(xiàn)在Electrophoresis雜志上[2]；1997年，兩人合作出版第一部關(guān)于蛋白質(zhì)組學(xué)的專(zhuān)著[3]。2001年，“人類(lèi)基因組計(jì)劃”的順利完成使惡性腫瘤的研究進(jìn)入“后基因組時(shí)代”[4]。由于基因的功能主要通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，蛋白質(zhì)組學(xué)是基因組學(xué)研究邏輯性發(fā)展[5]。同年，Abbott[6]與Fields[7]分別在Nature和Science上發(fā)表評(píng)述，將蛋白質(zhì)組學(xué)的地位提高到人類(lèi)基因爭(zhēng)奪戰(zhàn)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一。隨著眾多國(guó)際交流平臺(tái)的相繼搭建，都極大推動(dòng)了蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展。近年來(lái)，蛋白質(zhì)組學(xué)研究在腫瘤診療相關(guān)領(lǐng)域也發(fā)展迅速[8-9]。

1 蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學(xué)的概念

蛋白質(zhì)組(proteme）一詞將蛋白質(zhì)(protein）與基因組(genome）兩個(gè)詞的概念進(jìn)行了集合，它指的是由細(xì)胞或組織的基因所表達(dá)的所有相應(yīng)的蛋白質(zhì)[10]。蛋白質(zhì)組學(xué)則是基于蛋白質(zhì)分離技術(shù)、質(zhì)譜鑒定技術(shù)和生物信息技術(shù)，研究基因所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)功能、結(jié)構(gòu)及其相互作用的學(xué)說(shuō)。

蛋白質(zhì)組學(xué)可以對(duì)變異基因翻譯后的蛋白質(zhì)產(chǎn)物進(jìn)行全面的了解，對(duì)其進(jìn)行功能分析，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)[11]。它在生命科學(xué)研究中的重要價(jià)值在于，它可以在特定的時(shí)間、特定的生理或病理狀態(tài)下，觀(guān)察一個(gè)完整的蛋白質(zhì)組或蛋白質(zhì)亞型的一系列變化，故而對(duì)研究疾病的病因、診斷及治療的機(jī)制具有非常重要的作用[12]。

2 應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究中醫(yī)藥治療惡性腫瘤的理論基礎(chǔ)

中醫(yī)藥治療惡性腫瘤經(jīng)過(guò)幾千年中華文化的沉淀、歷代名中醫(yī)的經(jīng)驗(yàn)傳承和發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新，在整體觀(guān)指導(dǎo)下辨證論治，以扶正祛邪、調(diào)和陰陽(yáng)為總則，有效抑制惡性腫瘤的生長(zhǎng)與發(fā)展，具有切實(shí)有效、無(wú)明顯副作用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等特點(diǎn)，取得了確切的臨床效果，越來(lái)越受到重視。蛋白質(zhì)組學(xué)是研究細(xì)胞、組織或身體在特定時(shí)空維度上整體表達(dá)的所有蛋白質(zhì)的科學(xué)[13]。其特點(diǎn)是在機(jī)體不同的細(xì)胞、組織，或者同一機(jī)體的不同生長(zhǎng)階段、機(jī)體狀態(tài)及環(huán)境條件下不盡相同，具有整體性、動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性的特點(diǎn)[14]，這恰恰與中醫(yī)學(xué)的整體思維和辨證施治相符合[15-17]。因此，將蛋白質(zhì)組學(xué)運(yùn)用于中醫(yī)藥治療惡性腫瘤的研究中，對(duì)于我們探討惡性腫瘤的中醫(yī)證候、中藥單藥(單體）及經(jīng)方、驗(yàn)方治病機(jī)理，促進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化具有重要意義[18]。

范芳芳等[19]為了解蛋白質(zhì)組學(xué)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，檢索并分析了近10年共1350篇文獻(xiàn)，揭示蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)作為中醫(yī)藥研究領(lǐng)域的新興技術(shù)，已經(jīng)極大地促進(jìn)了中醫(yī)藥的現(xiàn)代化和國(guó)際化發(fā)展。袁枝花等[20]認(rèn)為以整體研究為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)可高效地發(fā)現(xiàn)中藥作用靶點(diǎn)，進(jìn)一步研究中藥作用機(jī)制。

3 應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究中醫(yī)藥治療惡性腫瘤的實(shí)踐研究

目前，蛋白質(zhì)組學(xué)在中醫(yī)證候、中藥單藥(單體）及經(jīng)方、驗(yàn)方治病機(jī)理的研究較多[21]，主要集中在中醫(yī)證候的本質(zhì)研究和科學(xué)驗(yàn)證方面。

3.1 證候

中醫(yī)證候是證的外候，是疾病過(guò)程中特定階段的病位、病因、病性、病勢(shì)及機(jī)體抗病能力等全面狀態(tài)的反映，而其物質(zhì)基礎(chǔ)即蛋白質(zhì)在微觀(guān)水平的表達(dá)和翻譯后修飾。證候蛋白質(zhì)組學(xué)的提出，為整體進(jìn)行評(píng)價(jià)證候本質(zhì)問(wèn)題提供一個(gè)可能。

關(guān)于惡性腫瘤的中醫(yī)證候?qū)嵸|(zhì)研究方面，周岱翰等[22-23]研究了肺癌病理類(lèi)型與中醫(yī)證型的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)肺鱗癌多屬于痰瘀證型，肺腺癌多屬于陰虛痰熱證型，支氣管肺泡癌多屬于脾虛痰濕型，并進(jìn)一步探討不同蛋白質(zhì)組學(xué)方法用于國(guó)內(nèi)肺癌證型研究的進(jìn)展情況。趙健等[24]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究?jī)深?lèi)不同中醫(yī)證型肺癌患者的血清蛋白質(zhì)譜，篩選出6個(gè)血清特異性蛋白質(zhì)，為建立中醫(yī)肺癌辨證的蛋白質(zhì)指紋圖譜提供可能。黃爭(zhēng)榮等[25]檢測(cè)了兩類(lèi)不同證型肝癌患者的血清蛋白質(zhì)指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)2個(gè)差異蛋白質(zhì)，可能是鑒別中醫(yī)肝癌辯證的血清生物學(xué)指標(biāo)。楚瑞閣[26]將120例肺癌患者分為肺陰虧虛型、氣血虧虛型、痰濕蘊(yùn)肺型、腎陽(yáng)虛衰型、肺脾氣虛型等五種類(lèi)型，觀(guān)察并分析表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR）在不同證型中的表達(dá)。結(jié)果表明EGFR在五型患者中均呈上升的趨勢(shì)，并且在肺脾氣虛、腎陽(yáng)虛衰及肺陰虧虛三種分型中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)EGFR在肺癌不同證型中的不同表達(dá)，臨床可給與針對(duì)性用藥。楊素芳等[27]對(duì)肝癌的中醫(yī)不同證候患者血清蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)肝郁證、濕熱證、脾虛證、血瘀證患者中質(zhì)荷比(M/Z）的蛋白表達(dá)下調(diào)，陰虛證患者蛋白表達(dá)上調(diào)；經(jīng)介入治療后，肝郁證、濕熱證、陰虛證蛋白表達(dá)下調(diào)，脾虛證、血瘀證蛋白表達(dá)上調(diào)，提示肝癌的不同證候本質(zhì)可以體現(xiàn)在M/Z比值的不同。孫珂煥等[28]對(duì)26例甲狀腺癌肝郁氣滯證患者和正常人群唾液蛋白質(zhì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與正常人群相比，肝郁證甲狀腺癌患者唾液中有差異蛋白29個(gè)，其中上調(diào)的有11個(gè)，下調(diào)的有18個(gè)。何迎春等[29]采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，尋找不同中醫(yī)證型鼻咽癌患者癌組織之間的差異蛋白，發(fā)現(xiàn)其發(fā)病與原發(fā)病瘤體中差異表達(dá)蛋白有關(guān)。丁峰等[30]通過(guò)同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量(iTRAQ）技術(shù)分析原發(fā)性肝癌不同中醫(yī)證型的差異蛋白表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)肝郁證組中有260個(gè)蛋白存在特異性表達(dá)，包含124個(gè)上調(diào)蛋白和136個(gè)下調(diào)蛋白，主要涉及通路有蛋白酶體、溶酶體、黏附連接等。柴仲秋等[31]對(duì)辨證為脾氣虛證的直腸腫瘤患者留取術(shù)后腫瘤組織和遠(yuǎn)端正常組織標(biāo)本，運(yùn)用iTRAQ定量蛋白質(zhì)組學(xué)比較兩種組織的差異表達(dá)蛋白，并應(yīng)用Metascape進(jìn)行富集和分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)脾氣虛證患者腫瘤組織和遠(yuǎn)端正常組織表達(dá)差異的蛋白總數(shù)為140個(gè)，上下調(diào)差異倍數(shù)≥1.6倍的差異蛋白總數(shù)為42個(gè)；富集分析顯示，差異蛋白的生物過(guò)程主要集中在平滑肌收縮、氣體運(yùn)輸、粒細(xì)胞激活等通路中，這些通路對(duì)脾氣虛證的結(jié)直腸腫瘤的形成具有重要作用。

3.2 中藥單體和單味藥

蛋白質(zhì)組學(xué)在單味中藥研究中主要應(yīng)用于尋找其作用的靶點(diǎn)和通路，還可以通過(guò)分析對(duì)中藥化學(xué)成分干預(yù)后蛋白表達(dá)譜的差異，闡釋單體的分子作用機(jī)制。

2003年，馬兵等[32]觀(guān)察澤瀉對(duì)LEWIS肺癌小鼠肺轉(zhuǎn)移灶及血清蛋白質(zhì)組的變化。結(jié)果顯示澤瀉能夠顯著減少小鼠肺部轉(zhuǎn)移灶數(shù)量，并且能夠改變荷瘤小鼠血清蛋白質(zhì)組成。2006年和2007年，Wang等[33-34]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)探索了從湖北黃精中提取的薯蕷素(dioscin）通過(guò)觸發(fā)線(xiàn)粒體氧化應(yīng)激反應(yīng)從而誘導(dǎo)人髓系白血病HL-60細(xì)胞毒性凋亡的分子作用機(jī)制；Ha等[35]通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了從遠(yuǎn)志科植物烏棒子(Polygala caudata）中分離的單體化合物euxanthone誘導(dǎo)小鼠成神經(jīng)細(xì)胞瘤2a細(xì)胞分化的分子機(jī)制；Wu等[36]利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)闡明了臺(tái)灣民間真菌藥材樟芝(Antrodiacamphorata）乙醇提取物抑制非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞增殖的分子機(jī)制可能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)。

2008年和2010年，Yue等[37-39]用蛋白質(zhì)雙向電泳聯(lián)合質(zhì)譜鑒定的研究方法發(fā)現(xiàn)了21個(gè)可能是靈芝中的靈芝酸D在人宮頸癌細(xì)胞株HeLa細(xì)胞毒性的作用機(jī)制中發(fā)揮作用的關(guān)鍵差異表達(dá)蛋白；并通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)闡明了靈芝總?cè)?ganoderma triterpenes）聯(lián)合阿霉素作用于人宮頸癌HeLa細(xì)胞毒性的分子機(jī)制，即可能通過(guò)增加氧自由基和DNA損傷以及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

抗腫瘤藥物藤黃酸是從藤黃屬植物中分離得到的。2016年，Guo團(tuán)隊(duì)利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究了藤黃酸抗人乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞增殖和人宮頸癌HeLa細(xì)胞侵襲作用的機(jī)制。研究顯示[40]，MDA-MB-231細(xì)胞中有23種可能的靶蛋白。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[41]，藤黃酸發(fā)揮抗HeLa細(xì)胞的重要靶點(diǎn)是波形蛋白。在對(duì)肝細(xì)胞癌的作用機(jī)制蛋白質(zhì)組學(xué)分析研究中發(fā)現(xiàn)[42]，藤黃酮K(同樣分離于藤黃屬植物）干預(yù)組肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白profilin 1為其作用靶點(diǎn)。

2019年，Hou等[43]采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)闡明了青蒿素的半合成衍生物雙氫青蒿素的抗肝癌機(jī)制，即上調(diào)APOA1蛋白的表達(dá)，以及下調(diào)GALNT10蛋白的表達(dá)。2021年，張璐瑩等[44]采用iTRAQ蛋白組學(xué)技術(shù)來(lái)揭示黃當(dāng)歸醇(XAG，一種從日本草藥明日葉中分離出來(lái)的查耳酮類(lèi)物質(zhì)）處理的肝癌HCC細(xì)胞中蛋白水平的變化及其影響通路。結(jié)果表明，XAG抑制了HCC的癌變和進(jìn)展。在機(jī)制層面，發(fā)現(xiàn)有10個(gè)基因可能參與了XAG的抗腫瘤特性。這些數(shù)據(jù)支持了XAG可以作為HCC潛在的抗腫瘤候選藥物的觀(guān)點(diǎn)。

3.3 中藥復(fù)方

臨床上，中藥治療以復(fù)方為主。中藥復(fù)方藥味眾多，且講究君臣佐使，配伍應(yīng)用后，既有單味藥物主要化學(xué)成分的生物活性，還有數(shù)味中藥的配伍規(guī)律和協(xié)同作用，加劇了研究的復(fù)雜性和困難。因此，中醫(yī)藥研究要想取得突破性進(jìn)展，必須依靠系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)[8，45-46]。應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)除了可以直接觀(guān)察藥物作用后機(jī)體或者病灶蛋白質(zhì)數(shù)量、種類(lèi)的變化，同時(shí)還可分析復(fù)方中各藥物及其成分之間的協(xié)同作用。

2004年，郭平等[47]利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，報(bào)道四物湯(組成為熟地、當(dāng)歸、白芍和川芎）能夠抑制并改善放療所致的血虛證小鼠骨髓中10種上調(diào)蛋白和5種下調(diào)蛋白，并由此促進(jìn)造血細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，達(dá)到補(bǔ)血作用。唐發(fā)清等[48]利用蛋白質(zhì)組技術(shù)探究了益氣解毒顆粒(組成為黃連、天花粉、臭牡丹等）殺傷鼻咽癌細(xì)胞的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)治療組的平均蛋白質(zhì)數(shù)為(1 120±89）個(gè)，對(duì)照組為(1 281±102）個(gè)，差異蛋白質(zhì)有673個(gè)，其中有218個(gè)蛋白質(zhì)表達(dá)增強(qiáng)，有455個(gè)蛋白質(zhì)表達(dá)下降。益氣解毒顆粒殺傷鼻咽癌細(xì)胞的作用機(jī)制可能與這些蛋白質(zhì)的差異表達(dá)有關(guān)。

2008年陳竺院士團(tuán)隊(duì)[49]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)探索復(fù)方黃黛片治療急性早幼粒細(xì)胞性白血病多成分、多靶點(diǎn)協(xié)同作用的機(jī)制，并將“君臣佐使”的配伍原則用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，在提供中藥復(fù)方作用機(jī)制研究模板的同時(shí)，也得到了國(guó)際主流科學(xué)研究界的高度評(píng)價(jià)。

2012年，陳天池等[50]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，研究消痰散結(jié)方對(duì)人胃癌MKN-45裸鼠皮下移植瘤模型血清蛋白質(zhì)組表達(dá)的影響。將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為正常組、模型組、干預(yù)組三組。結(jié)果三組間共有差異表達(dá)蛋白點(diǎn)9個(gè)，與正常組比較，在模型組中表達(dá)上調(diào)、在干預(yù)組表達(dá)回調(diào)至正常組水平的3個(gè)蛋白為結(jié)合珠蛋白、泛素蛋白連接酶、組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶；與正常組比較，在模型組中表達(dá)下調(diào)、在干預(yù)組表達(dá)恢復(fù)至正常組水平的6個(gè)蛋白中3個(gè)被鑒定為載脂蛋白A1、過(guò)氧化物酶1、超氧化物歧化酶。推理消痰散結(jié)方抗腫瘤作用的重要機(jī)制可能是對(duì)載脂蛋白A1、過(guò)氧化物酶1等功能蛋白表達(dá)的全面調(diào)節(jié)。

2015年，李華成等[51]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，分析膈下逐瘀湯加減方(GXZY）含藥血清作用人肝癌細(xì)胞SMMC-7721的差異蛋白質(zhì)不同表現(xiàn)。用質(zhì)譜法分析了治療組和對(duì)照組的蛋白質(zhì)電泳圖譜，共鑒定出6個(gè)蛋白點(diǎn)。治療組有5個(gè)下調(diào)蛋白質(zhì)點(diǎn)，1個(gè)上調(diào)蛋白質(zhì)點(diǎn)。提示GXZY含藥血清可能引起人肝癌細(xì)胞SMMC-7721蛋白質(zhì)質(zhì)譜表達(dá)差異，成為其發(fā)揮療效的靶點(diǎn)。

2019年，Chen等[52]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)大黃?蟲(chóng)丸可抑制大腸癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，其機(jī)制是降低肝臟CC趨化因子配體2和CC趨化因子受體2的表達(dá)。2021年，霍炳杰等[53]基于TMT蛋白質(zhì)組學(xué)探討華蓋散對(duì)H1688和A549肺癌細(xì)胞增殖、凋亡影響的作用機(jī)制。結(jié)果顯示，華蓋散可抑制H1688和A549肺癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)凋亡。蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，華蓋散干預(yù)能夠引起112個(gè)蛋白的差異表達(dá)，其中UHRF1、CRYAB、ING3和PAWR有可能為其治療肺癌的生物標(biāo)志。

4 存在問(wèn)題及展望

蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展至今，相較于諸如基因組學(xué)等數(shù)據(jù)密集型學(xué)科，蛋白質(zhì)組學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)尚不夠發(fā)達(dá)，由此導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析不夠全面[54]；操作技術(shù)在自動(dòng)化操作、靈敏度檢測(cè)方面存在某些缺陷；由于儀器價(jià)格高昂使得相關(guān)技術(shù)的推廣受到限制；蛋白質(zhì)組學(xué)方法標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，各實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果不能很好地重復(fù)；對(duì)機(jī)制的解釋不夠全面，需要聯(lián)合其他組學(xué)技術(shù)，并結(jié)合多學(xué)科進(jìn)行深入的研究；實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)LDT項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)化嚴(yán)重不足等[55-56]。雖然蛋白質(zhì)標(biāo)志物的重要性不斷得到證實(shí)，但被發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)潛在診斷標(biāo)記物還沒(méi)有在大量的臨床實(shí)踐中得到進(jìn)一步的驗(yàn)證。美國(guó)獲得許可或批準(zhǔn)的蛋白質(zhì)標(biāo)記物每年僅為1.5個(gè)[57]。但是，仍然可以看到，對(duì)于研究中醫(yī)中藥治療惡性腫瘤，蛋白質(zhì)組學(xué)在揭示中醫(yī)證候本質(zhì)、中藥作用靶點(diǎn)、中藥復(fù)方作用機(jī)制等方面已有突破。

至于如何才能更好地應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)為研究中醫(yī)藥治療惡性腫瘤服務(wù)，應(yīng)該考慮以下幾個(gè)途徑。一是借助網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、生物信息學(xué)，提供更先進(jìn)的外部技術(shù)，如開(kāi)發(fā)一整套適合復(fù)雜的中藥體系作用機(jī)制的高通量蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法，蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究等。二是可以提升中藥作用機(jī)制的研究深度，重點(diǎn)開(kāi)展中藥作用靶點(diǎn)蛋白翻譯后修飾的研究。

隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)對(duì)中醫(yī)藥治療惡性腫瘤量效、時(shí)效關(guān)系等的動(dòng)態(tài)觀(guān)察，未來(lái)研究需對(duì)揭示中醫(yī)藥治療惡性腫瘤的物質(zhì)基礎(chǔ)、治療靶點(diǎn)和途徑、中醫(yī)藥受益優(yōu)勢(shì)人群等提供更加精確的判辨機(jī)制；另外，需將蛋白質(zhì)組學(xué)與基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)等多組學(xué)整合，發(fā)現(xiàn)其中相關(guān)規(guī)律和相互聯(lián)系，從整體水平闡釋中醫(yī)藥的作用靶點(diǎn)和作用機(jī)制。