Science：癌細胞的蛋白組學

以色列的Weizmann科學研究所分析細胞生物學系，美國加州理工學院生物學分部，Weizmann科學研究所植物科學系的科學家，對于在藥物作用下，癌細胞的蛋白組動力學的研究取得了新進展，相關成果公布在12月5日出版的《Science》上。

德國哲學家萊布尼茨說過，世界上沒有兩片完全相同的葉子。人體的細胞是否也符合這一定律？看似整齊劃一的細胞群中，其實也沒有兩個完全形同的細胞。這個規律也就能解釋，為什么同類型的細胞（如肝細胞），對同一種藥物具有不同的反應。

然而，是什么原因導致相同類型的細胞對相同的藥物具有不同的反應呢？為了揭開這個謎團，科學家們研究了單個癌細胞對化療藥物（camptothecin）作用的蛋白質組的動態變化情況，在高分辨率的儀器下，觀察了近1000種內源標記的蛋白質在活體細胞中的蛋白質組動力學變化。

研究發現，所有細胞中的蛋白質，在藥物的作用下都會迅速地發生變化，尤其是藥物靶向蛋白發生的易位很明顯，如camptothecin藥物的靶蛋白topoisomerase-1，并且癌細胞中出現了大范圍的蛋白降解和積聚現象。

不同的細胞、不同亞型的蛋白變化情況各不相同。研究者發現，蛋白質組動力學發生最大變化的細胞，往往會發生一些根本的改變，如進入細胞凋亡程序，或對藥物產生耐藥作用而繼續存活。

這種研究方法，為解析單個細胞中蛋白對藥物的蛋白質組動力學變化情況開辟了一種新的研究途徑。為改善癌癥治療方法，制定個性化的治療方案提供了新的思路。

原文檢索：Dynamic Proteomics of Individual Cancer Cells in Response to a Drug
【Abstract】
Why do seemingly identical cells respond differently to a drug? To address this, we studied the dynamics and variability of the protein response of human cancer cells to a chemotherapy drug, camptothecin. We present a dynamic-proteomics approach that measures the levels and locations of nearly 1000 different endogenously tagged proteins in individual living cells at high temporal resolution. All cells show rapid translocation of proteins specific to the drug mechanism, including the drug target (topoisomerase-1), and slower, wide-ranging temporal waves of protein degradation and accumulation. However, the cells differ in the behavior. of a subset of proteins. We identify proteins whose dynamics differ widely between cells, in a way that corresponds to the outcomes—cell death or survival. This opens the way to understanding molecular responses to drugs in individual cells.