Science：癌细胞的蛋白组学

以色列的Weizmann科学研究所分析细胞生物学系，美国加州理工学院生物学分部，Weizmann科学研究所植物科学系的科学家，对于在药物作用下，癌细胞的蛋白组动力学的研究取得了新进展，相关成果公布在12月5日出版的《Science》上。

德国哲学家莱布尼茨说过，世界上没有两片完全相同的叶子。人体的细胞是否也符合这一定律？看似整齐划一的细胞群中，其实也没有两个完全形同的细胞。这个规律也就能解释，为什么同类型的细胞（如肝细胞），对同一种药物具有不同的反应。

然而，是什么原因导致相同类型的细胞对相同的药物具有不同的反应呢？为了揭开这个谜团，科学家们研究了单个癌细胞对化疗药物（camptothecin）作用的蛋白质组的动态变化情况，在高分辨率的仪器下，观察了近1000种内源标记的蛋白质在活体细胞中的蛋白质组动力学变化。

研究发现，所有细胞中的蛋白质，在药物的作用下都会迅速地发生变化，尤其是药物靶向蛋白发生的易位很明显，如camptothecin药物的靶蛋白topoisomerase-1，并且癌细胞中出现了大范围的蛋白降解和积聚现象。

不同的细胞、不同亚型的蛋白变化情况各不相同。研究者发现，蛋白质组动力学发生最大变化的细胞，往往会发生一些根本的改变，如进入细胞凋亡程序，或对药物产生耐药作用而继续存活。

这种研究方法，为解析单个细胞中蛋白对药物的蛋白质组动力学变化情况开辟了一种新的研究途径。为改善癌症治疗方法，制定个性化的治疗方案提供了新的思路。

原文检索：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.