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如何减少组织内异质性对多组学数据一致性和关联性的影响，样本制备是关键
有越来越多的案例和证据表明，基因组及转录组提供的信息，并不能完整阐释复杂疾病，如癌症的发生与发展。
因此更多的研究者开始进行Proteogen-omics(蛋白质基因组学)和Muti-Omics(多组学)研究，从多个维度探究生物系统中多种物质间的相互作用，以及这些物质如何共同影响生命系统的表型和性状。
多组学研究一般包括基因组、转录组、蛋白质组、翻译后修饰蛋白组、代谢组、降解组等。现已广泛应用于基础医学、临床诊断、药物研发、农业育种以及抗逆研究等领域。
在进行多组学研究特别是肿瘤多组学研究时，面临的首要问题就是：
如何将肿瘤样本均匀地分配给不同的组学方向？
直接分割成几部分？肿瘤细胞可能会说：我的异质性就那么不重要吗？！
2019年10月，中国科学院上海药物研究所周虎课题组、复旦大学附属中山医院樊嘉课题组、中国科学院生物化学与细胞生物学研究所高大明课题组和至本医疗合作在Cell 发表“Integrated Proteogenomic Characterization of HBV-related Hepatocellular Carcinoma”。
该研究通过检测和整合分析基因突变、拷贝数变异、基因表达谱、蛋白质组及磷酸化蛋白质组等多维度数据，完整地揭示了肝癌的分子特性，全面解析了肝癌的发生和发展机制，为肝癌的精准分型与个体化治疗、疗效监测和预后判断提供了新的思路和策略。
在文章中，对于如何减少肿瘤内异质性对多组学数据分析的影响，作者推荐了一个方法（重点在这里，敲黑板！！！）：
使用Covaris CryoPREP™ CP02 将肿瘤组织、癌旁组织冷冻粉碎，粉碎后的样本分为三部分，分别用于全外显子测序（WES）、RNA-seq、蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析。
“使用CryoPREP™在生物大分子提取前先粉碎样本，可有效保证组内样本的均质性，保障多组学巨大数据量之间的关联性和一致性。”
这种方法就好比将田里的小麦一起磨成面粉，再将混匀的面粉分成若干份做下游分析。异质性，被尽可能的匀质化了……
不同样品粉碎方式样品温度变化曲线(点击看大图）
下面我们就来看看CryoPREP™ CP02 如何快速粉碎样本吧
与传统的液氮研磨相比，CP02优势：
1
封闭的非接触处理方式——无交叉污染、无需清洁、无雾性损耗
2
持续低温有利于保护样本完整性——高回收率
3
粉碎时间仅需20毫秒——快速、高效、保持低温
4
粉碎后分装，低温保存，不需要即刻提取
5
可处理样本范围15mg-2000mg，适用于微量样本处理
盘点近几年CP02 参与的
多组学研究
Cell—胰腺导管腺癌的蛋白质基因组学
特征
2021年美国约翰霍普金斯大学贝勒医学院和圣路易斯华盛顿大学团队合作，在Cell发表题为“Proteogenomic characterization of pancreatic ductal adenocarcinoma”的文章，文中对140例胰腺肿瘤组织、67例癌旁组织和9例正常胰腺导管组织临床样本在术后进行快速液氮冷冻，使用Covaris CryoPrep™ CP02对冷冻组织进行低温粉碎后分别进行下游多组学的分析，包括基因组（包括全基因组、全外显子组、甲基化组）、转录组、蛋白组、蛋白修饰组（包括磷酸化、糖基化）。
在进行全外显子测序（WES）时还使用了Covaris AFA聚焦超声系统进行DNA剪切，目标片段为385bp。
通过整合的蛋白质基因组生信分析，确定基因组改变对蛋白质表达、信号通路的影响，得到的肿瘤细胞构成、KRAS突变位点、及酶活性、糖蛋白表达等数据，对肿瘤分型、早期诊断、预后和可能的药物靶点进行了全局的观测，具有重要的临床意义。
Cell —多组学揭示肺腺癌的治疗弱点
2020年Cell 文章，为了探索肺腺癌(LUAD)的生物学特性并识别新的治疗机会，研究者对110个肿瘤和101个匹配的癌旁组织 (NATs)进行了综合的蛋白质基因组特征分析，包括基因组学、表观基因组学、深度蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学和乙酰化蛋白质组学。研究同样使用CryoPREP™ CP02对样本进行冷冻粉碎，粉碎后的样本分成几份分别进行后续的分子表征，并且在WGS建库步骤也使用了Covaris AFA 聚焦超声系统进行基因组片段化。
该研究获得的蛋白质基因组数据为寻求更好地理解和治疗肺腺癌的研究人员和临床医生提供了一个独特的公共资源。
Nature Communication—综合药物蛋
白质基因组学定义胶质母细胞瘤亚型
该研究中作者采用已经有全外显子测序（WES)和转录组测序(RNA-seq)数据的临床样本进行蛋白质谱分析，分别是39例异柠檬酸脱氢酶1/2 野生型(IDH WT)胶质母细胞瘤(GBM)样本、2例异柠檬酸脱氢酶1/2 突变型（IDH mutant）GBM样本、9例低级别胶质瘤（LGG）样本。
以上样本经CryoPREP™ CP02 冷冻粉碎处理后，加入裂解液和酶抑制剂（体积约1mL），再使用 Covaris S220 进行聚焦超声裂解以充分释放蛋白，后续经过提取、烷基化、胰酶消化、多肽除盐纯化等步骤后进行质谱分析。
通过LC-MS/MS定量了9367种蛋白质和8020个磷酸化位点。作者将蛋白质组学特征与对应的患者来源细胞(PDCs)的药理特征相结合，预测了60种可能有效的靶向抗癌药物，发现mTORC1/2双抑制剂AZD2014对预后不良的PDCs具有细胞毒性，这对GBM的预后和精确的治疗有着指导意义。
CryoPREP™ CP02 是样本制备专家Covaris提供的一种非接触式冷冻粉碎技术，该技术给多组学样本前处理带来了一种快速、高效、稳定的解决方案。
有效避免异质性影响的同时，低温冷冻状态还很好地保护了核酸、蛋白等生物分子的完整性；不仅如此，CryoPREP™ CP02采用封闭非接触式处理方式，避免了样本的雾性损耗和交叉污染。
除了应用于多组学研究，CryoPREP™ CP02 对于心脏瓣膜、眼睛、骨骼肌、粪便等难处理样本也可以轻松粉碎，有效提高这类样本RNA和蛋白质的提取质量。
（点击查看详情）
文献链接：
1.Cao, Liwei et al. “Proteogenomic characterization of pancreatic ductal adenocarcinoma.” Cell vol. 184,19 (2021): 5031-5052.e26. doi:10.1016/j.cell.2021.08.023
2.Gillette, Michael A et al. “Proteogenomic Characterization Reveals Therapeutic Vulnerabilities in Lung Adenocarcinoma.” Cell vol. 182,1 (2020): 200-225.e35. doi:10.1016/j.cell.2020.06.013
3.Oh, Sejin et al. “Integrated pharmaco-proteogenomics defines two subgroups in isocitrate dehydrogenase wild-type glioblastoma with prognostic and therapeutic opportunities.” Nature communications vol. 11,1 3288. 3 Jul. 2020, doi:10.1038/s41467-020-17139-y
Covaris公司一直致力于研发基于声学、机械及分子生物学的高性能组织样本处理系统，旨在帮助研究者实现快速、稳定、高效样品的预处理。基因有限公司作为Covaris在中国的合作伙伴和全国代理商，为您提供DNA 片段化、ChIP实验、FFPE样本核酸提取、蛋白提取解决方案等。想要了解更多，请关注我们的官方微信“基因快讯”或联系您身边的基因有限公司员工。
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