APT蛋白质组学和代谢组学(中医药)

Contents基于质谱技术的蛋白质组学和代谢组学在中医药研究领域的进展与应用严峻博士中国科学院上海生命科学院ShanghaiInstitutesforBiologicalSciences上海中科新生命生物科技有限公司ShanghaiAppliedProteinTechnologyCo.,Ltd•概念和技术特点与优势•代谢组学技术在中医药研究领域中的应用及案例分析•研究平台简介内容蛋白质组学和代谢组学的概念技术特点与优势•OMICS：大规模数据输出——全面数据挖掘，整体和网络水平研究•Metabolomics：表型、状态直接相关——指针•MSbasedProteomics：更大规模的数据输出基于蛋白的化学构成——亚型、修饰不受抗体限制——新发现、创新研究1994年1998年1980年代定量研究基于凝胶技术非标记：2D标记：DIGE基于质谱技术非标记：Labelfree标记：iTRAQ/SILACSRM/MRM相对定量绝对定量定性研究蛋白质鉴定蛋白质修饰（磷酸化/乙酰化/糖基化…）大规模表达谱构建蛋白相互作用（IP）MALDITOF/TOF（较纯样品）Shotgun(复杂混合样品)蛋白质，组织、细胞、亚细胞、体液等的蛋白提取液蛋白质组学技术方法概述定量研究untargetedtargeted血液、尿液、组织、植物等代谢组学蛋白质组学和代谢组学在中医药研究领域中的应用蛋白质组学代谢组学药物分析生物学研究整体作用表达谱中药药效与机制直接靶点中医理论与临床研究鉴定、区分质量评定•概念和技术特点与优势•代谢组学技术在中药分析研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术在中医理论和临床研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术在中药药理研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术联合应用•研究平台简介内容I表达谱分析用蛋白质组学或代谢组学的方法大规模地分析药用物质提取液中的蛋白质或小分子代谢物的组成，进而用于进行物质鉴定、产地区分和质量评定，以及为后续的活性成分分析提供基础。组成成分修饰蛋白质表达谱、修饰差异谱分析蛋白质表达谱、差异表达谱分析代谢物表达谱、差异谱分析活性成分研究鉴定、区分提取工艺质量评定研究目的:利用代谢组学的方法分析膜荚黄芪和蒙古黄芪的代谢物差异寻找区分标志物ClusteranalysisMojiaHuangqiVSMengguHuangqiMetabolomicsOPLS-DAROC•概念和技术特点与优势•代谢组学技术在中药分析研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术在中医理论和临床研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术在中药药理研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术联合应用•研究平台简介内容生物标志物修饰蛋白质修饰差异谱分析蛋白质差异表达谱分析代谢物差异表达谱分析II中医理论与临床研究用蛋白质组学或代谢组学的方法大规模地分析临床样本中蛋白质和代谢物差异表达，在此基础上寻找用于诊断的生物标志物，为疾病诊断、分型、个性化治疗提供基础；以代谢组表型差异为物质基础阐明中医病证理论。个性化治疗诊断治疗监视中医理论物质基础MetabolomicsZHENGClassificationbyBiochemicalIndicatorsZHENGClassificationExcessZHENGVSdeficiencyZHENG研究目的:利用代谢组学的方法揭示慢性丙肝“实证”和“虚证”的物质基础ZHENGClassificationbySymptomsOPLSOPLSMetabolicchangesOPLSMetabolomicsPotentialMarkers：xylopyranoside,ribonicacid,uricacid,d-ribose,andcyclohexanoneExcessVSdeficiencyVSwithoutZHENGMetabolicvariablesROCanalysisDisturbedpathwaysKEGGLabelfreeproteomicsnonsmallcelllungcancertissuesVSnormallungtissuesmultiplenewdifferentiallyexpressedproteinsp21-activatedkinase2：tumorigenesisandpotentialtherapeutictargetsforNSCLCMRMproteomicWesternBlottissuemicroarray表达验证shRNA,inhibitors功能验证研究目的:利用蛋白组学揭示NSCLC发生机制，发现NSCLC的治疗靶点，寻找诊断标志物3621proteingroups,758differentiallyexpressedproteinsGOenrichmentanalysisp21-activatedkinasepathways9candidate15SCC,15ADCVS15controlserumELISA41SCCVS34controls45ADCVS49controlsROCanalysisAUCof0.72[95%CI:0.62,0.82]AUCof0.59[95%CI:0.5,0.67]研究目的:发现能用于预测抗HCV治疗效果的biomarkerCollectingliverbiopsiessampleofpatientsrespondervsnon-responders:liverbiopsiesDIGE-MSproteomicsDrugtreatmentimmunoblottinganalysespredictionmodelaccuracy=85.7%.Accuracy-basedassessmentofvalidatedproteinsfortherapyoutcomeprediction21proteinswhoseexpressionlevelscorrelatewiththerapyresponse.个性化治疗IndividualsampleProteomicsMetabolomics病例分组DrugtreatmentPrognosisbiomarkersProfileofprotein/metaboliccharacteristics疗效ResponseVSnon-responseProteomicsMetabolomics已知BiomarkerHealthyVSpatientsDiseasetype1VStype2Diseasestage1VSstage2RespondersVSnon-respondersCollectedsamples:bodyfluids,tissuebiopsyProteomicsMetabolomicsLarge-scaleprofileofproteinswithdifferentexpression/PTMormetabolitesBiomarkerEarlydiagnosisBiomarkerDiseaseclassificationBiomarkerDiseaseprogressionBiomarkersEfficiencyprognosesSideeffectsVSNon-toxicityBiomarkersSideeffectsprognosesPathologicalchangesandmechanismBiomarkersTherapymonitoringDrugtreatmentVSNon-treatmentPersonalizedtreatmentDrugevaluationandresearch•概念和技术特点与优势•代谢组学技术在中药分析研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术在中医理论和临床研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术在中药药理研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术联合应用•研究平台简介内容III药物作用及机制研究用蛋白质组学方法研究药物作用后疾病相关蛋白、代谢物水平的变化,从而发现和解析药物作用的机理。药效及机制差异表达蛋白谱分析药物-蛋白相互作用分析大规模翻译后修饰分析耐药OveralleffectsDrugtargetIndirecttargetDirecttarget差异代谢谱分析Control/non-toxicdoseVSToxicdoseDrugsensitiveVSNon-sensitive比较蛋白质组学Lager-scaleprofileofproteinswithdifferentexpression生物信息学ControlVSDrugTreatmentGo注释/聚类通路注释/聚类特征筛选/聚类FoldchangedTtest/ANOVAassayCandidatetargetExpressionvalidation(PCR/WB/ELISA/IF)Functionevaluation(silence/mutation/inhibition)OveralleffectsofdrugonbioprocessesandpathwayTopchanged/prediction/referencesMechanismPPI/聚类药物研究思路I——比较蛋白质组学Clinicdrugusageanddevelopment2D-MSproteomics未处理细胞VSCelastrol处理细胞功能验证(inhibitor)研究目的:研究雷公藤红素（Celastrol）诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制WBGSK3βplaysimportantrolewesternblottingEndoplasmicreticulumprotein29(ERP29)MitochondrialimportreceptorTom22(TOM22)ERstressinducedmitochondrialapoptosis通路及功能验证（iRNA,inhibitor,etal）iTRAQproteomics未处理细胞VSCelastrol处理细胞ER/microsomalvesicles-richfraction生物信息学GSK3βmostnumerousconnections6upregulatedproteinspotsand4downregulatedprotein1999uniqueproteins,162proteinswithatleast1.5-foldchange药物研究思路II——化学蛋白质组学Drug/smallmolecular化学蛋白质组学KinomeprofilingpulldownIP/competitivelyIP/BiacoreOnlydetected/prediction/references/GO注释MechanismFunctionvalidation(silence/mutation/inhibition/overexpression)Structure/kineticsstudyDirecttargetsImmobilizedonbeads研究目的：阐明adenanthin的作用靶点和作用机制功能验证(siRNAs)site-mutationDerivativessynthesisAdenanthintriggersAPLcelldifferentiationChemicalproteomicsPrxIandPrxIIbiotin-taggedadenanthinMSanalysisformassshiftcomputationalstudyCRofPrxIandPrxIIisthebindingsiteforadenanthinIC50、KineticsDownstreamsignalstudyTherapyvalue•概念和技术特点与优势•代谢组学技术在中药分析研究领域的应用及案例分析•蛋白质组学和代谢组学技术在中医理论和临床研究领域的应用及案例分析•