蛋白质组学对中医证候学研究的思考(1)
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【摘要】 作为后基因组时代的一门新兴科学-蛋白质组学在生命科学研究中展示出前所未有的优势。中医证候是辨证论治的基础和核心，对证候本质的研究是中医药现代化研究的关键问题之一。将蛋白质组学引入中医证候分类及证候演变规律的研究，对从分子生物学水平探讨中医学与蛋白质组学是必须的。借助蛋白质组学研究的技术和方法，对中医"证候"进行研究，为从整体蛋白质表达的水平上阐明证候的本质及中医诊疗的分子机理，发展中医药学，走中医药现代化之路奠定了基础。
【关键词】 蛋白质组学；中医证候；中医诊疗；中医药现代化
随着人类基因组序列的完成，人类已经由基因组时代进入后基因组时代。基因数量的有限性和基因结构的相对稳定性使基因组学研究成功迈入到功能基因组学研究。蛋白质组学遂成为后基因时代的研究前沿和热点领域。将蛋白质组学引入中医证候学研究，必将进一步为证候分类、辩证标准的选择和个体化等提供可靠的依据，对于发展中医药学，走中医药现代化之路具有深远的影响。本文综述了蛋白质组学研究的主要关键技术及其与中医证候学研究的相关性。
1蛋白质组及蛋白质组学
1994年澳大利亚的Wilkin和Williams等第一次提出了蛋白质组(Proteome)概念[1、2]，指由一个基因组，或一个细胞、组织所表达的全部蛋白质。蛋白质组学(Proteomics)以蛋白质组为研究对象，分析细胞内动态变化的蛋白质组组成成分、表达水平与修饰状态，了解蛋白质间相互作用与联系，在整体水平上研究蛋白质的组成与调控的活动规律[3]。蛋白质组研究是为了识别及鉴定一个细胞或组织所表达的全部蛋白质以及它们的表达模式，是对基因组研究的重要补充，是生物体在蛋白质水平上定量、动态、整体性的研究[4]。蛋白质组研究数据与基因组数据的整合，将在后基因组研究中发挥重要作用。
2蛋白质组学研究技术
2.1双向凝胶电泳技术
1975年，意大利生化学家O’Farrell在对大肠杆菌、老鼠及几尼猪的蛋白质研究中，发明了双向电泳技术[5](ISO-DLAT)，具有高分辨率、快速、简便等优点。双向电泳技术是蛋白质组学研究的核心技术之一，其原理是在相互垂直的方向上，它利用蛋白质等电点和分子量的不同运用等电聚焦和聚丙烯酰胺凝胶电泳把复杂的蛋白质混合物在二维平面上分离。
2.2生物质谱技术
1906年，Thomson发明了质谱，在随后的几十年里，质谱技术逐渐发展成为研究、分析和鉴定生物大分子的前沿方法[6]。质谱技术的原理是先将样品离子化，再根据不同离子间的荷质比(m/z)差异来分离蛋白质，并确定其分子量[7]。到20世纪80年代，因两项软电离质谱技术—基质辅助激光解析电离质谱技术(MALDI)和电喷雾质谱技术(ESI)的发明，使得质谱技术取得了突破性进展。这两种质谱技术具有高灵敏度、高通量和高质量的检测范围等特点，使得在pmol(10-12)乃至fmol(10-15)的水平上准确分析分子量高达几万到几十万的生物大分子成为可能[8]。
2.3 蛋白质芯片
蛋白质芯片是用于研究蛋白质功能模式的一种鉴定方法[9]，是指在固相支持物(载体)表面固定大量蛋白探针(抗原、抗体,受体、配体、酶、底物等)，形成高密度排列的蛋白质点阵[10]，可以高通量地测定各种微量纯化的蛋白质的生物活性，以及蛋白质与生物大分子之间的相互作用[18]。蛋白质芯片具有快速、高效、微型化、自动化、高通量的特点。
2.4生物信息学
生物信息学是在生命科学、计算机科学和应用数学的基础上逐步发展形成的一门新兴交叉学科，运用数学和计算机手段进行巨量生物信息资源的收集、存储、处理、搜索、利用、共享、分析与解析的科学[11]，它由数据库、计算机网络和应用软件3部分组成[12、13]。蛋白质组信息学研究方法主要包括蛋白质序列比较分析，蛋白质结构-功能的研究，点突变的设计及家族鉴定，蛋白质空间结构预测，建模和分子设计以及分析蛋白质与蛋白质相互作用的数据库[14、15]。
3中医证候学与蛋白质组学
中医证候是指疾病发生和演变过程中某阶段以及患者个体当时所处特定内、外环境本质的反映，它以相应的症、舌、脉、形、色、神表现出来，能够不同程度地揭示病因、病位、病性、邪正盛衰、病势等病机内容，为辨证论治提供依据。中医的“证”是指疾病在演变过程中各种病理因素在体质、自然环境、社会心理等因素和多种矛盾综合作用于机体的整体反应，是诊察和思辨所得。而蛋白质组学摒弃了经典分子生物学研究个别基因的习惯，从蛋白质组整体水平上阐述“一种基因组所表达的全套蛋白质”，以建立对生命现象的整体认识。这与中医学的“整体观”具有高度的一致性，且蛋白质组学研究方法的整体性和系统性与中医基础理论的整体观和系统性又极为相似[16]。因而，将蛋白质组学应用于中医证候学研究，不仅能反映一系列症状的物质背景，而且能进一步了解不同蛋白组分的在证表现差异和激烈程度[17]，将是揭示证实质的最有效手段[18]。
在证候理论指导下，运用功能蛋白质组学的方法，通过探讨证候，特别是同病异证或异病同证的蛋白质差异表达及翻译后的修饰情况，揭示与某一证候形成相关的所有蛋白质及其特征，在整体蛋白质表达的水平上阐明证候的本质，则可称为证候蛋白质组学[19]。这种将蛋白质组学应用于“证”的研究，能够沟通“实体结构”和“功能模拟”的桥梁，整体上比较不同疾病、同病异证之间的蛋白质图谱差异，探索蛋白质表达图谱与中医分型的系统的、有规律的联系。
4展望
运用蛋白质组学技术对中医证候进行研究，为寻找“证侯”的标志蛋白质，揭示中医“证”理论中蕴藏的科学内涵，阐明中医诊疗的分子机理，最终在分子生物学水平上解释生理和病理奠定了基础[20、21]。中医证候是辨证论治的基础和核心，依据蛋白质组学的理论和技术来探索中医学理论的基本内涵、中医证候蛋白质组学以及从蛋白质组学水平探索中药药效的机理，都可能成为中医药理论和治疗研究的突破口。中医学的发展与现代科学蛋白质组学的交叉，一方面可使中医学吸取新的思想，取得进一步发展的动力，另一方面又因其独特的理论与视角，也可为蛋白质组学乃至现代科学的研究与发展提供新的思路[19]。
参考文献
[1]Wilkins M R, Sanchez J C, Gooley A A, et al. Progress with proteome projects: why all proteins expressed by a genome should be identified and how to do it[J] ......
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