蛋白質組是生物體的功能執行體，而轉錄組是連接基因組和蛋白質組的中間模塊。生物體往往通過基因的轉錄調控基因表達，同時也通過翻譯調控以及翻譯后的調控進一步對蛋白質的表達進行調節。當前研究表明轉錄組和蛋白組的相關系數往往只有 0.4 左右，表明其間的翻譯后調控對蛋白質的表達具有非常重要的作用。

因此，當前的研究越來越傾向于同時檢測轉錄組和蛋白組的表達水平，這種研究能充分利用轉錄組和蛋白組研究的差異性和互補性，對基因的表達水平進行多方位的衡量，以獲得基因表達各個步驟表達和調控的全景圖， 發掘常規單個組學未能發現的新結果。

聯合分析研究思路

應用領域

1. 基礎醫學、臨床診斷：生物標志物，疾病機理機制，疾病分型，個性化治療等；

2. 生物醫藥：藥物作用機理，藥效評價，藥物開發等；

3. 微生物領域：致病機理，耐藥機制，病原體 - 宿主相互作用研究等；

4. 食品安全：食品儲藏及加工條件優化，功能性食品開發，食品安全監測等。

聯合分析圖例展示

多組學聯合分析案例解析

研究背景

丙型肝炎病毒（HCV）感染是肝臟疾病的主要原因，包括脂肪變性、纖維化和肝癌。然而，促進肝臟疾病進展的機制尚不清楚。

樣本類型

HCV 感染患者肝組織；類肝細胞模型；模型小鼠肝組織

技術策略

代謝組學 + 蛋白組學 + 轉錄組學

研究思路

結果速遞

從 HCV 感染的蛋白基因組圖譜中可以明顯觀察到，HCV 感染的過氧化物酶體功能嚴重受損。過氧化物酶體參與脂質合成、信號傳導、鏈脂肪酸的 β 氧化。HCV 病毒感染破壞與過氧化物酶體功能和脂質穩態相關的代謝途徑，造成細胞器的代謝功能受損，并在感染細胞中積累脂肪酸。HCV 感染增加了肝細胞內鏈長為 20-26 個碳的脂肪酸的胞內濃度，葡萄糖消耗的增加、乳酸鹽的積累和蘋果酸鹽的減少，證明糖異生作用受損。測量肝細胞內乳酸通量時，觀察到顯著的細胞內積累。這些數據表明，持續的 HCV 感染增強了細胞內長鏈脂肪酸和葡萄糖的代謝，并造成乳酸通量的 warburg 樣轉移（癌細胞也會將葡萄糖代謝為乳酸鹽），這是癌癥或細胞發生癌變的標志。

過氧化物酶體增殖激活受體 α（PPAR-α）是 HCV 敏感的調節因子。作者觀察到 HCV 感染強烈抑制了肝細胞中 PPAR-α 的表達。數據分析也發現，感染會誘發 STAT3 轉錄信號，而 STAT3 的激活會導致 IL-6R 受體轉錄的快速抑制。此外實驗證明，抑制 STAT3 活性可減少病毒對過氧化物酶體基因的抑制，表明 STAT3 信號通路與過氧化物酶體之間存在調控聯系。

參考文獻

Lupberger J, Croonenborghs T, Roca Suarez AA, et al. Combined Analysis of Metabolomes, Proteomes, and Transcriptomes of Hepatitis C Virus-Infected Cells and Liver to Identify Pathways Associated With Disease Development[J]. Gastroenterology, 2019, 157: 537-551.