【关键词】 表面增强激光解析电离飞行时间质谱;胃癌
胃癌是我国最常见的消化道肿瘤，占恶性肿瘤死亡率的第一位[1]。早期发现、早期诊断、早期手术是改善胃癌预后的主要手段。目前对胃癌进行早期诊断的方法尚存在诸多弊端，如内窥镜检查会带来一定的痛苦，现已发现的胃癌相关标志物主要有癌胚抗原和糖链抗原19-9、125等，其敏感性、特异性均很低，尚不足于用来进行早期诊断[2]。表面增强激光解析电离飞行时间质谱(Surface-enhanced laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry，SELDI-TOF-MS)在肿瘤早期诊断、疗效监测、预后评估及发病机制等方面均显现出广阔的应用前景[3]。SELDI-TOF-MS为胃癌研究提供了理想的技术平台，现将其在胃癌蛋白质组学中的研究作一综述。
1 SELDI-TOF-MS技术基本原理
蛋白质是基因和细胞功能的执行者，近年来开展的蛋白质组学研究是后基因组时代的重要研究领域。近年来建立的SELDI-TOF-MS技术，又称蛋白指纹图谱技术，具有大规模、超微量、高通量、全自动筛选蛋白质等方面的特点，为蛋白质组学研究提供了一种高效的研究方法。该技术是在早期开发的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术基础上改进后建立的，包括蛋白质芯片、芯片质谱阅读器和分析软件3部分[4-5]。蛋白质芯片根据表面物质的不同，可分为化学型和生物型两类[6]。化学型芯片通过化学作用结合样品中的蛋白质，并根据其作用原理的不同又可进一步细分为疏水性芯片、亲水性芯片、阳离子芯片、阴离子芯片和金属亲和芯片等类型，生物型芯片则是把生物活性分子，如抗体、酶、受体、DNA等结合到芯片表面，借助抗原-抗体、酶-底物、受体-配体、蛋白质-DNA等相互作用结合样品中的蛋白质。两种蛋白质芯片均可在不损害蛋白质功能和不增加背景的条件下，在芯片表面对蛋白质进行固定分离。芯片质谱阅读器可以对芯片进行质谱分析，在固定激光束照射下，芯片上的蛋白质晶体通过激光解吸电离的方式受到激发，发生解除吸附和电离。带电离子在通过电场时加速，检测仪记录不同质量带电离子在电场中的不同飞行时间，在高速的模拟数字转化器中转换并记录下来。信号以不同质荷比(M/Z)的蛋白质特异性波峰的形式呈现，构成了该检测样本特有的指纹图谱，根据波峰的高低可以了解特定蛋白质的强度和丰度。收集到的大量数据必须利用分析软件进行处理，为了确定哪种蛋白或哪几种蛋白质组合可以对不同样本进行分类和鉴别，还需要利用分析软件进行某些特殊算法，常用的有决策树法、人工神经网络法等[7]。
2 SELDI-TOF-MS 在胃癌中的应用
SELDI-TOF-MS技术在胃癌中的应用目前主要集中早期诊断方面。Liang等[8]用SELDI-TOF-MS检测胃癌、胃炎患者和健康志愿者的血清蛋白谱，发现相对分子质量为5910、5084和8691的蛋白峰形态和强度有明显差异。用3个标记物建立质谱模型进行双盲检测胃癌与健康志愿者血清样本，阳性预测值93.3%，阴性预测值100%，检测胃癌与胃炎血清样本，阳性预测值93.9%，阴性预测值90.9%。
Lim JY等[9]选取了60例胃癌患者及40例健康志愿者的血清，并以SELDI-TOF-MS技术对其进行检测，研究发现两组结果中有17种蛋白峰形态和强度有明显差异，其中差异最明显的是相对分子质量为5919、8583、10286、13758的四种蛋白质，用该四个标记物通过决策树法构建质谱诊断模型检测胃癌患者及健康志愿者血清样本，其敏感性为96.7﹪(58/60)，特异性为97.5﹪(39/40)，运用该模型进行盲法验证，其敏感性为93.3﹪(28/30)，特异性为90﹪(18/20)，结果证明通过SELDI-TOF-MS技术所构建的蛋白质谱诊断模型对胃癌的早期诊断具有高度的敏感性及特异性。
Su等[10]运用SELDI-TOF-MS对127例胃癌患者(100例健康对照，9例良性胃疾病，9例结肠癌)血清样本进行检测，获得3个有意义的蛋白波峰，相对分子质量分别是1468、3935、7560，将这3个波峰组合作为胃癌诊断的指纹图谱，用决策树对胃癌和非胃癌血清样本进行盲法分析预测，胃癌诊断的敏感性为85.3%，特异性88.0%，准确性为86.4%，明显优于癌胚抗原和糖链抗原199联合检测结果，血清蛋白质谱决策树有望成为胃癌诊断的良好途径。
Qian等[11]用SELDI-TOF-MS分析了30例胃癌和30例非胃癌血清样本，分析发现16个波峰有明显差异，9个蛋白峰在胃癌中高表达，其中相对分子质量为7567和5252的蛋白峰最适于鉴别胃癌患者，然后用这两个波峰建立质谱模型用来检测其余70例血清样本，敏感性90%，特异性86.7%，准确性88.6% 。此结果均优于目前临床上已经使用的胃癌血清肿瘤标记物如癌胚抗原等。需注意的是，该质谱模型对所有Ⅰ、Ⅱ期胃癌样本均能准确识别，判断错误的均为低分化或者Ⅲ、Ⅳ期胃癌。
Ebert等[12]利用决策树型分析方法来处理SELDI-T0F-MS技术分析不同病理分期及良性胃肿瘤、健康人血清所得到的蛋白质指纹图谱，可将全部恶性肿瘤区分。将这一结果在应用于受试者，9例Ⅰ期胃癌中8例被正确诊断，28例外院胃癌病人血清均被正确诊断，并且鉴别出11例非胃癌病人血清，准确鉴定了30例正常人血清中的29例。他们认为将蛋白质指纹图谱技术与生物信息学结合，可为胃癌诊断提供高度特异性及敏感性指标。
赵长宏等[13]利用SELDI-TOF-MS技术检测34例胃癌患者(Ⅰ/Ⅱ期12例与Ⅲ/Ⅳ 期22例)和30例健康人的血清蛋白质组图谱，运用判别分析处理数据筛选标志物并建立诊断模型，发现相对分子质量为2046、3179、1817、1725、1588等5个蛋白峰所构建的诊断模型能达到鉴别胃癌患者和健康人的最佳诊断效果，单个相对分子质量为4665的蛋白质峰诊断模型可达到鉴别Ⅰ/Ⅱ期与Ⅲ/Ⅳ期胃癌效果，其对胃癌的早期诊断具有十分重要的意义。
3 SELDI-TOF-MS技术优势
SELDI-TOF-MS集芯片技术和质谱技术于一身，整合样品的分离、纯化、生化反应和检测分析为一体，有以下几点优势指标：(1)待测样本来源广，适用于多种生物样品，血清、尿、组织液等液体不需要进行特殊处理便可以直接点样检测。(2) 样品用量极少(0.5-500μL)，可检测的蛋白质分子量范围大(200-500 kDa)，能够检测出一些传统凝胶电泳所无法检测的小分子、低丰度蛋白。(3) 操作方便迅速，可实现高通量自动化定量分析检测。(4)特异性较高，可重复性较好。(5)不会破坏蛋白质结构和构象。(6)应用范围广，主要包括发现生物标记物进行疾病的发病机制、早期诊断、疗效监测、患者预后评估的研究以及运用于蛋白质的基础研究。
4 问题及展望
SELDI-TOF-MS作为一项新的蛋白质组学技术，已经在肿瘤的研究中得到应用，不仅在早期诊断、分期方面，而且在治疗选择方面也是如此，如对放化疗的敏感性[14]。但仍有其不足之处：(1) 质谱检测的蛋白质不能直接进行鉴定，对于蛋白质性质、作用、空间结构等研究仍需依赖其他传统的蛋白鉴定方法如二维电泳、基质辅助、激光解析离子化质谱仪、生物信息学等[15]。(2) 目前虽然SELDI-TOF-MS已灵活运用色层分析原理以筛选蛋白质，但血清中含大量高丰度蛋白质，如白蛋白和免疫球蛋白等，为血清蛋白质组学研究的障碍，有鉴于此，新开发的深入蛋白质组研究和运用于疾病组织上的激光显微捕获技术，可以更有效地发掘疾病中的特异性蛋白质[16-18]。(3) 小分子量的蛋白质检测仍然没有象大分子量蛋白质检测那么容易[19]。(4) 目前全世界SELDI-TOF-MS实验室在质控血清建立及仪器标准化状态、自动化应用等方面存在着不统一的标准[20]。(5)芯片的成本较高。尽管如此，蛋白质芯片技术是近年来兴起的一种蛋白质组学研究的新方法，为胃癌早期诊断提供了一种新的诊断模式，这项技术因其快速、高灵敏性和特异性及可全自动化分析的特点，必将成为胃癌早期诊断、分级、疗效及预后判定的关键技术，并能为胃癌的大范围普查提供理想的技术平台，在肿瘤的研究领域中具有广阔的前景。
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