基于蛋白质组学的无创及微创样本的大数据研究

论文摘要

随着“人类基因组计划”的完成,“后基因组时代”渐渐拉开序幕。蛋白质组学作为其中最为重要的一个研究领域,开始受到广泛关注。蛋白质组学领域的快速发展为医学和临床领域注入了新的活力,使得疾病本身的特质、疾病进展的机理以及疾病发生的原因,都可以在分子水平上被进一步深入研究。随着生物领域在蛋白质组学研究方向上的逐渐加深,以及国际人类蛋白质组计划、中国人类蛋白质组计划、美国临床蛋白质组肿瘤分析计划等各大国际、国内蛋白质组计划的逐步开展实施,在这十几年间,蛋白质组学已对各大主要模式生物的生理和病理状态下的蛋白质表达谱和变化规律进行了深入、有力的探索。此外,蛋白质组学的最新进展还为临床应用提供了新的机会,包括新生物标志物的识别、疾病进展监测以及药物副作用评估等等。然而,蛋白质组学对于人类的各个组织器官在生理条件下的蛋白质组还从未涉及。另外,人体的组织或者器官并非完全具有质地和组织结构上的均一性。因此,对这些组织的不同区域、不同细胞、不同组织结构也还缺乏更为精细的研究。此外,在将复杂的蛋白质组学分析更广泛地引入临床应用之前,真正意义上的生理状态还缺乏准确的定义,这些真正健康的样本的采集、制备、存储、蛋白定量和生物信息学数据分析也都是急需解决的问题。还需要提到的是,基于蛋白质组学的研究,目前还存在一个很大的问题,那就是被发现的生物标志物往往无法在大数据集中得到验证,这与个体间差异有着极大的关系。因此,如何在大数据集中解决以上这些问题,成为了现下蛋白质组学发展所面临的一大挑战。一方面,本研究采用胃镜活检的方式收集了82例健康人的胃黏膜组织样本,覆盖了解剖学上定义的胃的7个不同解剖区域,鉴定到6258个高质量的蛋白,绘制了首个生理条件下解剖区域分辨率级的健康人胃黏膜蛋白质组参考图谱,并且建立了胃粘膜在生理条件下的蛋白质组定量参考范围。随后,我们将该参考范围应用于癌症研究,使用了相同的方法进一步收集了来自58名胃癌患者的癌与癌旁的胃黏膜组织,并对正常、癌旁、癌组织的蛋白质组进行了深入的比较。这项研究,为胃肠道研究提供了丰富的资源,还为在生理条件下不同区域的胃黏膜的分子功能的研究提供了可靠的分子基础。另一方面,本研究还收集了来自167名健康人的497例晨尿样本,并对这些尿样的蛋白质组进行了检测。我们对健康人的尿蛋白质组的变化范围进行了评估,建立了健康人尿液蛋白质组的定量参考范围。随后,我们进一步证明了该健康人群的参考范围可以用来检测新样本中的离群蛋白,从而监测生理乃至病理的变化。此外,我们还建立了一种基于健康人尿液蛋白质组参考范围的筛查癌症等疾病的应用,该应用可用于发现和验证新的生物标志物。这项研究,为尿蛋白质组用于健康监测和疾病筛查提供了一个开创式、概念式的检测流程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 蛋白质组学
•   1.2 临床蛋白质组学
•   1.3 精准医疗与基于质谱的临床蛋白质组学
•   1.4 无创及微创样本的蛋白质组学
•   1.5 本章小结
• 第二章 区域分辨率级正常人胃黏膜蛋白质组图谱
•   2.1 研究背景
•   2.2 样本收集、实验方法与数据解析
•     2.2.1 样本收集
•     2.2.2 实验方法
•     2.2.3 质谱检测
•     2.2.4 质谱数据解析与蛋白质定量
•     2.2.5 数据质量控制
•   2.3 人类正常胃黏膜蛋白质组的整体特征与区域特征
•   2.4 基于蛋白质组的人类正常胃黏膜的两大区块
•   2.5 人类正常胃黏膜的五种蛋白质组表达模式
•   2.6 本章小结
• 第三章 正常人胃黏膜蛋白质组参考范围的构建与应用
•   3.1 研究背景
•   3.2 正常人胃黏膜蛋白质组参考范围的建立
•   3.3 癌症患者的胃黏膜样本的收集
•   3.4 癌旁、癌组织与正常胃黏膜的蛋白质组的对比
•   3.5 癌症患者的胃黏膜蛋白质组的分型与生存预后的关系
•     3.5.1 通过正常蛋白质组参考范围寻找癌/癌旁组织的离群蛋白
•     3.5.2 基于癌/癌旁组织的离群蛋白集合建立胃癌的分子分型
•   3.6 肠特异型胃癌
•   3.7 本章小结
• 第四章 人类尿液蛋白质组参考范围
•   4.1 研究背景
•   4.2 尿蛋白样本收集与制备
•   4.3 尿蛋白质谱检测技术
•   4.4 尿蛋白质谱数据解析
•   4.5 尿蛋白质组的个体内差异与个体参考范围
•   4.6 尿蛋白质组的个体间差异与健康人的参考范围
•   4.7 本章小结
• 第五章 人类尿液蛋白质组的临床应用
•   5.1 研究背景
•   5.2 尿液蛋白质组参考范围应用于生理/病理状态的检测
•   5.3 尿液蛋白质组参考范围应用于癌症筛查
•   5.4 本章小结
• 第六章 讨论与展望
•   6.1 讨论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 发表的学术论文与科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 倪晓天

导师: 石铁流

关键词: 蛋白质组学,大数据,胃黏膜,尿液

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,生物医学工程

单位: 华东师范大学

分类号: R318

总页数: 91

文件大小: 19127K

下载量: 151