通過HuProt^TM人類蛋白質組芯片(由博翀生物提供)，上海交通大學的科研團隊發現砒霜（三氧化二砷，As₂O₃）可以明顯抑制腫瘤細胞中糖酵解通路限速酶己糖激酶2（HK2: hexokinase-20）的活性而影響細胞代謝，最終導致腫瘤細胞的凋亡。這一研究成果于11月23日在美國科學院院報（PNAS）上在線發表。

經過幾代中國科學家的努力，As₂O₃在治療APL（急性早幼粒細胞白血病）上取得了顯著的成功，其藥物作用靶點和分子機制均已闡明。除APL外，大量已有的研究表明As2O3在其它多種惡性腫瘤的治療方面也有較大的潛力，但相關機制不清。As2O3在細胞內的作用可能非常廣泛，采用高通量技術手段，從系統層次揭示其作用機制是有效的研究策略。

以往的研究采用As₂O₃處理細胞，通過分析轉錄組和蛋白組的變化來解讀As₂O₃如何影響眾多的分子通路。這些研究可以給出一些有價值的信息，但均為As2O3處理后所觀察到的間接變化，仍然不能告訴我們As₂O₃作用中最重要的信息：具體的靶標蛋白質是哪些？ 

利用包含~17,000個重組人蛋白質的蛋白質組芯片，本文作者發展了一套基于蛋白質組芯片的小分子相互作用蛋白質快速發現技術。通過全局性掃描，發現了360個As₂O₃直接作用蛋白。而此前幾十年的研究中全世界的研究者所發現的砷直接相互作用蛋白質總數不超過20個。進一步通過生物信息學分析發現As₂O₃能影響一系列通路，其中最顯著的是糖酵解通路。與正常細胞不同，即使在有氧的情況下，腫瘤細胞中的糖酵解也普遍存在，這一現象被稱之為Warburg效應。本研究表明As₂O₃能與糖酵解通路中的絕大部分蛋白質發生直接相互作用。As₂O₃在體外和體內均能顯著地抑制腫瘤細胞糖酵解的限速酶己糖激酶2（HK2）的活性，進而影響代謝并最終導致腫瘤細胞的凋亡。同時采用質譜鑒定了HK2與As₂O₃的結合位點，從結構生物學的角度給出了As₂O₃是如何通過相互作用而影響HK2活性的解釋。

As₂O₃直接相互作用蛋白質全局性發現研究的成功表明蛋白質芯片平臺是快速、全局尋找藥物靶標的強有力工具。蛋白質芯片有很好的通用性，將可應用于一系列重要藥物分子的直接相互作用蛋白質的發現，尤其是源自中醫藥寶庫的藥物分子，助推精準醫學的發展。本研究中所找到的眾多As₂O₃靶標蛋白也將為后續As₂O₃在除APL外的其它腫瘤治療上的應用提供指引。

HuProt^TM人類蛋白質組芯片源自美國約翰 · 霍普金斯大學，含有~20,000個人全長重組蛋白質，是目前為止最高通量的人重組蛋白質芯片。目前已應用于多個研究領域，如血清標志物發現、蛋白-蛋白相互作用（PPI）、蛋白-小分子、蛋白-RNA/DNA相互作用以及翻譯后修飾等通路和功能的研究。2014年廣州博翀生物科技有限公司正式成為美國CDI人類蛋白質組芯片中國區代理商。

文章鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2015/11/20/1521316112.full.pdf