プリンキピア

第17章バイオテクノロジーとゲノミクス

Cancer Proteomicsがんのプロテオミクス

Researchers are studying patients' genomes and proteomes to understand the genetic basis of diseases. The most prominent disease researchers are studying with proteomic approaches is cancer. These approaches improve screening and early cancer detection. Researchers are able to identify proteins whose expression indicates the disease process. An individual protein is a biomarker; whereas, a set of proteins with altered expression levels is a protein signature. For a biomarker or protein signature to be useful as a candidate for early cancer screening and detection, they must secrete in body fluids, such as sweat, blood, or urine, such that health professionals can perform large-scale screenings in a noninvasive fashion. The current problem with using biomarkers for early cancer detection is the high rate of false-negative results. A false negative is an incorrect test result that should have been positive. In other words, many cancer cases go undetected, which makes biomarkers unreliable. Some examples of protein biomarkers in cancer detection are CA-125 for ovarian cancer and PSA for prostate cancer. Protein signatures may be more reliable than biomarkers to detect cancer cells. Researchers are also using proteomics to develop individualized treatment plans, which involves predicting whether or not an individual will respond to specific drugs and the side effects that the individual may experience. Researchers also use proteomics to predict the possibility of disease recurrence.
英語のヒント
研究者は病気の遺伝的基盤を理解するために、患者のゲノムとプロテオームを研究している。プロテオミクスの方法で研究されている最も代表的な病気は、がんである。これらの方法は、がんの検診と早期発見を改善する。研究者は、その発現が病気の進行過程を示すタンパク質を同定できる。単独のタンパク質はバイオマーカーであり、発現量が変化した複数のタンパク質の組み合わせは、タンパク質シグネチャーである。バイオマーカーやタンパク質シグネチャーが、早期のがん検診・検出の候補として役立つには、汗、血液、尿などの体液中へ分泌され、医療従事者が非侵襲的に大規模な検診を行える必要がある。がんの早期発見にバイオマーカーを使う際の現在の問題は、偽陰性の割合が高いことである。偽陰性とは、本来は陽性であるべき検査結果が、誤って陰性となることである。つまり多くのがんが見逃されるため、バイオマーカーの信頼性が低くなる。がん検出のタンパク質バイオマーカーの例には、卵巣がんのCA-125と、前立腺がんのPSAがある。がん細胞の検出には、単独のバイオマーカーよりタンパク質シグネチャーの方が信頼できる可能性がある。研究者はまた、個人に合わせた治療計画を作るためにプロテオミクスを用いている。これには、その人が特定の薬に反応するかどうかや、どのような副作用を経験する可能性があるかの予測が含まれる。病気が再発する可能性を予測するためにも、プロテオミクスを使う。
The National Cancer Institute has developed programs to improve cancer detection and treatment. The Clinical Proteomic Technologies for Cancer and the Early Detection Research Network are efforts to identify protein signatures specific to different cancer types. The Biomedical Proteomics Program identifies protein signatures and designs effective therapies for cancer patients.
米国国立がん研究所は、がんの検出と治療を改善するためのプログラムを開発してきた。「Clinical Proteomic Technologies for Cancer」と「Early Detection Research Network」は、異なるがんの種類に特異的なタンパク質シグネチャーを同定する取り組みである。「Biomedical Proteomics Program」は、タンパク質シグネチャーを同定し、がん患者のための有効な治療法を設計する。

Section Summaryこの節のまとめ

Proteomics is the study of the entire set of proteins expressed by a given type of cell under certain environmental conditions. In a multicellular organism, different cell types will have different proteomes, and these will vary with environmental changes. Unlike a genome, a proteome is dynamic and in constant flux, which makes it both more complicated and more useful than the knowledge of genomes alone.
英語のヒント
プロテオミクスは、特定の環境条件下で、ある種類の細胞が発現するタンパク質の全体を研究するものである。多細胞生物では、細胞型によってプロテオームが異なり、環境の変化に伴っても変わる。ゲノムと異なり、プロテオームは動的で、絶えず変化している。そのため、ゲノムだけの知識より複雑であると同時に、より有用でもある。
Proteomics approaches rely on protein analysis. Researchers are constantly upgrading these techniques. Researchers have used proteomics to study different cancer types. Medical professionals are using different biomarkers and protein signatures to analyze each cancer type. The future goal is to have a personalized treatment plan for each individual.
プロテオミクスの方法は、タンパク質分析に依存している。研究者はこれらの技術を絶えず改良している。さまざまな種類のがんの研究にプロテオミクスが使われ、医療従事者は、がんの種類ごとに異なるバイオマーカーやタンパク質シグネチャーを使って分析している。将来の目標は、一人ひとりに合わせた治療計画をもつことである。

Review Questions確認問題

Exercises 28–29練習問題 28–29
Exercise 28問題 28
What is a biomarker?
バイオマーカーとは何か。
  1. the color coding of different genes
    異なる遺伝子の色分け
  2. a protein that is uniquely produced in a diseased state
    病気の状態で特異的に作られるタンパク質
  3. a molecule in the genome or proteome
    ゲノムまたはプロテオーム中の分子
  4. a marker that is genetically inherited
    遺伝的に受け継がれるマーカー
Solution解き方
B
B
Exercise 29問題 29
A protein signature is:
タンパク質シグネチャーとは、次のうちどれか。
  1. the path followed by a protein after it is synthesized in the nucleus
    タンパク質が核内で合成された後にたどる経路
  2. the path followed by a protein in the cytoplasm
    タンパク質が細胞質内でたどる経路
  3. a protein expressed on the cell surface
    細胞表面に発現するタンパク質
  4. a unique set of proteins present in a diseased state
    病気の状態で存在する、特有のタンパク質の組み合わせ
Solution解き方
D
D

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 30–31練習問題 30–31
Exercise 30問題 30
How has proteomics been used in cancer detection and treatment?
プロテオミクスは、がんの検出や治療にどのように使われてきたか。
Solution解き方
Proteomics has provided a way to detect biomarkers and protein signatures, which have been used to screen for the early detection of cancer.
プロテオミクスによって、バイオマーカーやタンパク質シグネチャーを検出する方法が得られ、それらががんの早期発見のための検診に使われてきた。
Exercise 31問題 31
What is personalized medicine?
個別化医療とは何か。
Solution解き方
Personalized medicine is the use of an individual's genomic sequence to predict the risk for specific diseases. When a disease does occur, it can be used to develop a personalized treatment plan.
個別化医療とは、個人のゲノム配列を使って、特定の病気のリスクを予測することである。実際に病気になった場合には、個人に合わせた治療計画を作るために利用できる。
biomarker
バイオマーカー
individual protein that is uniquely produced in a diseased state
病気の状態で特異的に作られる、単独のタンパク質。
false negative
偽陰性
incorrect test result that should have been positive
本来は陽性であるべきなのに、誤って陰性となった検査結果。
metabolome
メタボローム
complete set of metabolites which are related to an organism's genetic makeup
生物の遺伝的構成に関係する代謝物の全体。
metabolomics
メタボロミクス
study of small molecule metabolites in an organism
生物内の小分子の代謝物の研究。
protein signature
タンパク質シグネチャー
set of uniquely expressed proteins in the diseased state
病気の状態で特有の発現を示す、タンパク質の組み合わせ。
proteome
プロテオーム
entire set of proteins that cell type produces
ある細胞型が作るタンパク質の全体。
proteomics
プロテオミクス
study of proteomes' function
プロテオームの機能の研究。
systems biology
システム生物学
study of whole biological systems (genomes and proteomes) based on interactions within the system
システム内の相互作用に基づいて、生物学的システム全体(ゲノムやプロテオーム)を研究すること。