功能性蛋白質體實驗室
游佳融 教授 Prof. Chia Jung Yu
壹、建立並整合蛋白質體資料庫找尋肺癌生物標誌
肺癌是台灣也是全世界最主要的癌症死亡原因，行政院衛生署指出 2010 年，台灣每十萬人口就有 35.4 人因肺癌而死
亡，其中非小細胞肺癌 (non-small cell lung cancer, NSCLC)是屬於高發生率與致死率的癌症。我們實驗室致力於發展有
助於非小細胞肺癌診斷/預後與治療的腫瘤標誌 (tumor marker) 蛋白質。此外，我們也進一步探討關鍵腫瘤標誌蛋白質
的分子作用機轉，期待能為肺癌找尋新的治療方向。我們運用的材料包含肺癌組織，體液 (血清，肋膜積液) 以及肺癌細
胞株。主題包括:
(一)、建立與腫瘤分期相關的組織蛋白體資料庫以尋找與轉移相關的蛋白質，用以評估肺癌病人的預後與治療
(二)、發展體液中，有助於非小細胞肺癌診斷/預後的腫瘤標誌
(三)、深入探討肺腺癌標誌蛋白質的分子作用機轉，其中專注於 KPNA2 這個具有發展潛力的致癌分子的一系列研究，
包含:
(a). 研究 KPNA2 蛋白質在肺腺癌細胞中的訊息聯絡網
(b). 分析與腫瘤侵犯力有關的 KPNA2蛋白質複合體成員及其作用機轉
(c). 找尋調節KPNA2 在癌症細胞過度表現的訊息傳遞路徑與轉錄因子，以協助肺癌標靶治療的開發。
The strategy used to discover and characterize the metastasis-related biomarkers for NSCLC.
(一)、建立與肺癌轉移相關的組織蛋白質資料庫
肺癌腫瘤的期別 (stage) 是決定病患預後的最主要因素，癌細胞轉移至縱膈腔淋巴結，甚至遠處轉移決
定了肺癌期別與癌細胞惡性度的臨床表現，同時也影響最佳治療策略的選擇。為了找尋與肺癌分期相關的腫
瘤標記，我們分析不同腫瘤分期的肺腺癌腫瘤組織差異性蛋白體 (differential proteome)，以建立與腫瘤分
期相關的蛋白質體資料庫。接著我們利用西方點墨法與免疫組織化學染色法在病人成對的腫瘤組織樣品與切
片中驗證候選蛋白質的表現量與臨床分期，預後，死亡等相關性。我們也運用肺癌細胞株與異種移植老鼠探
討重要腫瘤標記蛋白質與肺癌轉移相關的致病機轉。我們希望藉由尋找與轉移相關的組織蛋白質用以評估肺
癌病人的治療與預後外，也期待能為未來肺癌找尋新的治療方向。
Experimental workflow used to identify potential lung adenocarcinoma biomarkers from cancer tissues
with different extents of lymph node involvement. (Mol. Cell. Proteomics 2016 under revision)
(二)、發展體液中有助於非小細胞肺癌診斷/預後的腫瘤標記:
我們整合了來自肺腺癌病人的肋膜積液蛋白質體 (pleural effusion proteome) 與肺腺癌細胞株的分泌蛋
白體 (secretome) 搜尋可能的非小細胞肺癌腫瘤標記。我們運用生物資訊學的分析策略鑑定了數個具有發展
潛力的腫瘤標記並在人類血清或是肋膜積液中進行大規模的驗證。我們的結果顯示，整合胸腔積液蛋白體和
分泌性蛋白體資料庫，可提供找尋非小細胞肺癌新穎性的腫瘤標記組 (panel) 快速且有用的平台。近期，我
們也運用定量蛋白體學 (quantitative proteomic) 技術鑑定六種成因不同的肋膜積液蛋白體 (肺癌惡性與類
惡性，非肺癌惡性，細菌性肺炎、結核性肺炎)，藉此建立與癌症惡性相關並可在體液偵測到的蛋白質資料
庫。
Biomarker discovery strategy for identifying differentially expressed proteins from six pleural effusion types.
(Mol. Cell. Proteomics 2015 Apr;14(4):917-32.)
(三)、開發可追蹤EGFR-TKI標靶藥物治療效益以及預後的血清標誌物
游佳融教授與林口長庚醫院肺癌研究團隊利用先進的質譜學技術建立來自肺腺癌病患治療前、抵抗標靶藥物治療
、抵抗標靶藥物與化療、以及肺結核病患的差異性肋膜積液蛋白質資料庫。藉由整合定量蛋白質體學，基因體和人類
蛋白質地圖的策略，確定了可溶性cadherin-3 (sCDH3) 是一個可以用來即時監測表皮生長因子接受器酪胺酸激酶抑制
劑 (EGFR-TKI) 抗藥性的新穎血清標誌物，而體外試驗也證實了細胞若失去 CDH3 則可提升肺癌細胞對 EGFR-TKI 的
藥物敏感性。本研究不但發現血清中的 sCDH3 在病患接受 EGFR-TKI 標靶藥物治療約一個月後即可反應出藥物的治療
效益，重要的是，在病患尚未接受藥物治療前，其血清中 sCDH3 的含量越高則病患的無惡化生存期與整體存活期則
越短。擴大分析樣品後，進一步得知其實不只是在肺腺癌，在非小細胞肺癌的病患血清中 sCDH3 表現量也和癌症分期
及病患的整體存活期相關。此研究揭示了 sCDH3 可做為一個非侵入性的優良生物標誌物，並且提供了對 EGFR-TKI 抗
藥性的新見解。而此蛋白質資料庫將有助開發液體活檢 (liquid biopsy) 試驗，應用於肺腺癌的治療與預後。
該研究成果於 2020 年 7 月發表於美國癌症研究協會 (American Association for Cancer Research, AACR) 出版之
期刊── 臨床癌症研究 (Clinical Cancer Research) (2019 impact factor = 10.107)。
Experimental design and workflow used for the discovery of EGFR-TKI resistance-associated biomarkers
in lung ADC harboring EGFR mutations.(Clin Cancer Res. 2020 Jul 1;26(13):3220-3229.)
貳、探討 KPNA2標誌蛋白質在肺癌的作用機轉
Karyopherin alpha 2 (KPNA2) 是一個負責核質運輸的載體蛋白質，在許多種類的癌症組織中，KPNA2都
有過度表現的情形，並且和癌細胞的侵犯能力 (invasiveness) 以及癌症病人的預後息息相關。我們專注於
KPNA2 這個具有發展潛力的致癌分子在肺腺癌的一系列研究，包含:
(a). 研究 KPNA2 蛋白質在肺腺癌細胞中的訊息聯絡網
(b). 分析與腫瘤侵犯力有關的 KPNA2蛋白質複合體成員及其作用機轉
(c). 找尋調節KPNA2 在癌症細胞過度表現的訊息傳遞路徑與轉錄因子，以協助肺癌標靶治療的開發。
Hypothetical schematic of the roles of KPNA2 and E2F1 in NSCLC. (Mol. Cell. Proteomics 2012 Nov;11(11):1105-22.)
Quantitative proteomics reveals a novel role of KPNA2 in cell migration through the regulation of vimentin-pErk
protein complex levels in lung cancer. (J. Proteome Res. 2015 Apr 3;14(4):1739-51.)
叁、探討人類 Arl1 蛋白質複合體及其生理功能
腺嘌呤核苷二磷酸核糖化相似因子 (Arf-like; Arl) 是 Ras small GTPase 超級家族的成員。Arl1 主要位於
反式高基氏體網路上，藉由調節其作用分子 (effector)，參與細胞內的囊泡運輸(vesicle transport)。然而，關
於人類 Arl1 及其 effector 的詳細分子作用機轉與扮演的生理功能則尚未釐清。我們利用蛋白質體學方法系統性
的鑑定 Arl1 蛋白質複合體成員並驗證 Arl1 與其作用分子 (effector) 共同參與囊泡運輸的分子機轉並探討 Arl1
及其作用分子的生理意義。
Schematic of the proposed role of arfaptin-1 in Arl1-mediated retrograde transport.
(PLoS One. 2015 Mar 19;10(3):e0118743.)
