Drug / small molecular Immobilized on beads
pull down
化学蛋白质组学
Kinome profiling
Direct targets
Only detected/prediction /references/GO注释
IP/competitively IP/Biacore
p21-activated kinase pathways
tissue microarray表达验证 shRNA, inhibitors 功能验证
p21-activated kinase 2：tumorigenesis and potential therapeutic targets for NSCLC
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
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。
Accuracy-based assessment of validated proteins for therapy outcome prediction
accuracy=85.7%.
Healthy VS
patients
Disease type 1 VS
type 2
Disease stage 1 VS
活性成分研究
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
Mojia Huangqi VS Menggu Huangqi
Metabolomics Cluster analysis
OPLS-DA
ROC
内容
• 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
OPLS
Excess ZHENG VS deficiency ZHENG
Metabolomics
Metabolic changes OPLS
ZHENG Classification
Excess VS deficiency VS without ZHENG
Metabolomics
Metabolic variables
Biomarker Early diagnosis
Biomarker
Biomarker
Biomarkers
Disease classification Disease progression Efficiency prognoses
Biomarkers Side effects prognoses
Personalized treatment
代谢物差异表达 谱分析
修饰蛋白质修饰 差异谱分析
蛋白质差异表达 谱分析
中医理论物质基础
生物标志物
诊断
治疗监视
个性化治疗
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
ZHENG Classification by Symptoms
OPLS
ZHENG Classification by Biochemical Indicators
内容
• 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
蛋白质组学和代谢组学的概念 技术特点与优势
1980年代
1994年 1998年
• 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 • MS based Proteomics：更大规模的数据输出
nonsmall cell lung cancer tissues VS normal lung tissues
Label free proteomics 3621 protein groups, 758 differentially expressed proteins
GO enrichment analysis
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
蛋白质，组织、 细胞、亚细胞、 体液等的蛋白提
取液
蛋白质组学
血液、尿液、 组织、植物等
代谢组学
技术方法概述
定性研究
定量研究 定量研究
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
MALDI TOF/TOF （较纯样品）
Control VS
Drug Treatment
Control /non-toxic dose VS
Toxic dose
Drug sensitive VS
Non- sensitive
比较蛋白质组学
Clinic drug usage and development
Fold changed T test/ANOVA assay
stage 2
Drug treatment VS
Non-treatment
Responders VS
non-responders
Side effects VS
Non-toxicity
Collected samples: body fluids, tissue biopsy
Proteomics
Metabolomics
AUC of 0.72 [95% CI: 0.62, 0.82]
AUC of 0.59 [95% CI: 0.5, 0.67]
个性化治疗
Response VS non-response
Individual sample
研究目的:发现能用于预测抗HCV治疗效果的biomarker
Collecting liver biopsies sample of patients
未处理细胞 VS Celastrol处理细胞 ER/microsomal vesicles-rich fraction
2D-MS proteomics
iTRAQ proteomics
6 upregulated protein spots and 4 downregulated protein
western blotting
Large-scale profile of proteins with different expression / PTM or metabolites
Pathological changes and mechanism
Biomarkers
Therapy monitoring
Drug evaluation and research
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 Shanghai Institutes for Biological Sciences
上海中科新生命生物科技有限公司 Shanghai Applied Protein Technology Co.,Ltd
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。
代谢物表达谱、 差异谱分析
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
组成成分
鉴定、区分
提取工艺 质量评定
Endoplasmic reticulum protein 29 (ERP29) Mitochondrial import receptor Tom22 (TOM22) 通路及功能验证 （iRNA, inhibitor, et al）
ER stress induced mitochondrial apoptosis
已知 Biomarker 病例分组
DIGE-MS proteomics
Drug treatment
21 proteins whose expression levels correlate with therapy response. immunoblotting analyses
疗效
prediction model
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。
差异代谢谱 分析
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
药效及机制
Overall effects
Drug target耐药来自Indirect target
Direct target
药物研究思路I —— 比较蛋白质组学
MRM proteomic Western Blot
multiple new differentially expressed proteins
15 SCC, 15 ADC VS 15 control serum
ELISA 9 candidate
ROC analysis
41 SCC VS 34 controls 45 ADC VS 49 controls
Shotgun (复杂混合样品)
蛋白相互作用（IP） 基于凝胶技术
基于质谱技术 untargeted
非标记：2D
标记：DIGE
非标记：Label free
标记： iTRAQ/SILAC
SRM/MRM
targeted