针对癌症关键蛋白翻译后修饰的靶向蛋白质组学CE-MS方法研究

The epidermal growth factor receptor (EGFR or ErbB1) is an essential transmembrane protein which play an important role in the pathogenesis and progression of different carcinoma types, like lung cancer and breast cancer. During last thirty years, small molecule drugs which can inhibit the tyrosine kinase of EGFR and monoclonal antibodies which block the activation of EGFR and ErbB2 have been developed. Although the mutations of EGFR gene in cancer are clear now, the changes on the protein itself are still unknown. These changes may be connected with the drug resistence of the tumor cells. In this work, capillary electrophoresis (CE) coupled with mass spectrometry (MS) and affinity enrichment will be applied to investigate the structure and post-translational modification of EGFR in different types of cancer, and monitor it changes during the anti-cancer treatment. This work will provide scientists a new perspective on the changes of EGFR in the progression of cancer and help people design new anti-cancer drugs.

表皮生长因子受体（EGFR）作为一种重要的糖基化跨膜蛋白，已被证实与多种恶性肿瘤的发生有着密切关系。根据EGFR变异的致癌机理，人们开发了多种能与EGFR特异性结合的靶向抗癌药物。但是，这些针对EGFR的不同基因突变体的药物在使用过程中对不同癌症类型及个体的药效差异较大，且均发生了耐药情况。虽然这些药效差异性和耐药性很可能来源于EGFR蛋白结构的变化以及翻译后修饰的异常，但尚无一种可行的分析方法来研究这类微区特定蛋白质结构和修饰上的变化对疾病发展和其药物响应的影响。本课题拟采用亲和富集的方式，通过与EGFR特异性结合的新设计抗体以及已有单抗药物抓取样本细胞中的EGFRs，研究无鞘液接口毛细管电泳质谱联用技术（CESI-MS）分离检测不同EGFR结构和修饰变体及其含量比例的方法，希望通过此技术分离分析各类癌症样本中的EGFR蛋白变异情况，为针对EGFR的靶向抗体药物及精确治疗提供指导。

精准医学计划自提出以来，迅速成为了全球科研人员以及医学工作者关注的焦点。了解不同癌症或者同一癌症不同类型的蛋白翻译后修饰情况，建立起完整的患者数据库，针对这些不同情况去开发对应的靶向治疗方案才有可能真正实现精准医疗。本课题建立了系统研究针对疾病关键蛋白翻译后修饰的蛋白质组学的分析方法。设计合成了纳米抗体、一系列功能化共价有机骨架材料和基于核酸适配体亲和作用的富集基底材料，用于目标蛋白糖基化修饰的富集中，建立了高效便捷的修饰蛋白研究前处理方法；设计合成了多种新型标记试剂，建立了基于毛细管电泳质谱联用的微量样品中蛋白质翻译后修饰的高灵敏检测方法，在多种维度下发现了与生命活动密切相关的生物标志物；设计合成了与蛋白修饰相关的活性分子探针，建立了目标修饰蛋白质组的富集检测方法，发现了与生理状态密切相关的关键蛋白；将变化信息应用于各类模型的分析中，探讨不同疾病和生理状态下蛋白的变化，研究翻译后修饰对生物功能的作用机制，为药物的开发和个性化诊断和治疗提供支持。