未知基因組及蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫有限的物種的蛋白質(zhì)組學(xué)分析是當(dāng)前一些非模式生物物種蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域的瓶頸之一，一般研究人員會(huì)通過同源性搜索的BLAST方法來鑒定未知基因組的蛋白質(zhì)，但是這種方法也存在一定的可行性和可靠性的問題，因此發(fā)展出一種新方法來確定對(duì)未知生物的基因組開展研究具有重要的意義。 

來自德國馬普研究院的研究人員利用一種新型的蛋白標(biāo)記技術(shù)在新生東方蠑螈（Newt）尾巴中發(fā)現(xiàn)了3000多種蛋白，這種動(dòng)物是一種可以在四肢甚至內(nèi)臟器官損傷之后重新再生的動(dòng)物，因此它們是研究再生現(xiàn)象非常合適的動(dòng)物模型。但是由于東方蠑螈的基因組非常復(fù)雜而且尚未進(jìn)行完全測(cè)序，并且它的基因組要比人體基因組大10倍之多，因此似乎很難對(duì)東方蠑螈進(jìn)行高通量的蛋白質(zhì)組學(xué)研究。 

研究人員采用的這種方法是一種常用于對(duì)不同培養(yǎng)環(huán)境下細(xì)胞蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較分析的標(biāo)記技術(shù)，通常進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)研究的方法都是先將蛋白質(zhì)組酶解成一個(gè)個(gè)的小肽段，然后運(yùn)用質(zhì)譜分析技術(shù)確定這些肽段的序列，最終通過與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)的方法判斷出原始蛋白質(zhì)的序列。如果對(duì)某個(gè)物種的基因序列和蛋白質(zhì)序列都了解得非常清楚時(shí)上述這種研究策略還是非常可行的，但是如果進(jìn)行跨物種的物種間比對(duì)，那么就很容易得到錯(cuò)誤的結(jié)論。 

在最新的這項(xiàng)研究中，研究人員采用的是一種稱為細(xì)胞培養(yǎng)氨基酸穩(wěn)定同位素標(biāo)記（Stable  Isotope  Labeling  with  Amino  acids  in  Cell  culture，SILAC），這種方法首先是由2002年丹麥Mann實(shí)驗(yàn)室的Ong等對(duì)AACT技術(shù)作了進(jìn)一步改進(jìn)而獲得的，他們首次應(yīng)用于定量蛋白質(zhì)組研究，為全面、系統(tǒng)地定性和定量分析復(fù)雜哺乳動(dòng)物細(xì)胞蛋白質(zhì)組提供了有效的方案。 

SILAC的基本原理是分別用天然同位素(輕型)或穩(wěn)定同位素(重型)標(biāo)記的必需氨基酸取代細(xì)胞培養(yǎng)基中相應(yīng)氨基酸，細(xì)胞經(jīng)5-6個(gè)倍增周期后，穩(wěn)定同位素標(biāo)記的氨基酸完全摻入到細(xì)胞新合成的蛋白質(zhì)中替代了原有氨基酸。不同標(biāo)記細(xì)胞的裂解蛋白按細(xì)胞數(shù)或蛋白量等比例混合，經(jīng)分離、純化后進(jìn)行質(zhì)譜鑒定。 

研究人員通過在細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)加入穩(wěn)定的同位素標(biāo)記的氨基酸，用這種方法進(jìn)行雙重的蛋白質(zhì)序列分析，從而可以跟蹤蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)歸或者對(duì)不同培養(yǎng)條件下蛋白質(zhì)的表達(dá)情況進(jìn)行比較。

蛋白質(zhì)組學(xué)是大規(guī)模研究細(xì)胞蛋白質(zhì)的方法，主要使用質(zhì)譜技術(shù)。通過質(zhì)譜技術(shù)，科學(xué)家們已經(jīng)研制出許多測(cè)量生物樣品中蛋白質(zhì)數(shù)量的方法，而SILAC方法就是其中之一，使用SILAC，生物樣品中的蛋白質(zhì)被含有“重同位素”的氨基酸所標(biāo)記，這種被標(biāo)記的蛋白質(zhì)在質(zhì)譜儀中被去除，因此可與未標(biāo)記的樣品進(jìn)行比較。

在這篇文章中，研究人員利用這種SILAC技術(shù)對(duì)未標(biāo)記的東方蠑螈和標(biāo)記的東方蠑螈進(jìn)行了研究，用這種方法來尋找能夠與建立的東方蠑螈表達(dá)序列標(biāo)簽文庫以及斑馬魚文庫、青蛙文庫、蠑螈（salamander）文庫、人類文庫和小鼠文庫當(dāng)中的序列相匹配的蛋白質(zhì)。當(dāng)研究人員在普通培養(yǎng)條件和同位素培養(yǎng)條件下都發(fā)現(xiàn)了同一蛋白質(zhì)時(shí)，他們就認(rèn)為這個(gè)結(jié)果是可信的。通過這種同位素標(biāo)記技術(shù)，研究人員就能夠?qū)υ偕臇|方蠑螈尾部蛋白質(zhì)組和正常未受傷的東方蠑螈尾部蛋白質(zhì)組進(jìn)行比對(duì)。

不過這種方法需要非常精確的量化分析，因此只適用于能夠完全被重氨基酸所代謝標(biāo)記的組織或細(xì)胞。另外一篇Nature  Methods文章中，研究人員對(duì)SILAC方法進(jìn)行了改進(jìn)，使之能夠測(cè)出人類原發(fā)性腫瘤中的蛋白質(zhì)數(shù)量，而這種腫瘤本身不能被代謝標(biāo)識(shí)。包括腫瘤在內(nèi)的人類組織是由許多種類的細(xì)胞組成，它們能在不同水平上表達(dá)蛋白質(zhì)。為了代表取自特定腫瘤中的許多不同類型的細(xì)胞和蛋白質(zhì)，研究小組用重氨基酸標(biāo)識(shí)了含有不同永生人類癌癥細(xì)胞系的混合物。采用這種超級(jí)SILAC方法，他們精確測(cè)出人類腫瘤組織中的蛋白質(zhì)數(shù)量，包括乳腺癌和腦癌組織。除了可用于腫瘤生物學(xué)以外，超級(jí)SILAC方法還可應(yīng)用于蛋白質(zhì)生物標(biāo)識(shí)的發(fā)現(xiàn)，以檢測(cè)早期癌癥。 

SILAC方法已被廣泛應(yīng)用于微生物和體外培養(yǎng)細(xì)胞的蛋白組學(xué)研究，并且已經(jīng)有了一些市場(chǎng)產(chǎn)品，比如賽默飛世兒就推出了干細(xì)胞和乳腺癌研究的SILAC工具，其中包括用于SILAC的小鼠干細(xì)胞擴(kuò)增DMEM，低滲透壓小鼠干細(xì)胞DMEM和人間充質(zhì)干細(xì)胞通用的擴(kuò)增培養(yǎng)基。它們是專門設(shè)計(jì)用于干細(xì)胞增殖和SILAC蛋白表達(dá)圖譜的質(zhì)譜分析。   

干細(xì)胞篩選過的透析FBS，確保不會(huì)促進(jìn)干細(xì)胞分化。 

小鼠胚胎干細(xì)胞的血清替代物，利于檢測(cè)分泌蛋白。   

用于SILAC的無酚紅MEM培養(yǎng)基，適用于易受雌激素刺激的細(xì)胞，如乳腺癌細(xì)胞系MCF7，而不會(huì)產(chǎn)生人為的雌激素反應(yīng)。 

上述產(chǎn)品能與Thermo  Scientific  HyClone的AdvanceSTEM系列干細(xì)胞產(chǎn)品共同使用，為研究人員提供了干細(xì)胞培養(yǎng)的整體解決方案。除了這些癌癥和干細(xì)胞蛋白定量的培養(yǎng)基，賽默飛世爾還單獨(dú)提供了同位素標(biāo)記的氨基酸，有13C6,  15N2標(biāo)記的L-賴氨酸和13C6標(biāo)記的L-精氨酸。有了這些氨基酸，你能進(jìn)行多重SILAC分析。例如，在正常的精氨酸和賴氨酸，精氨酸（+10）和賴氨酸（+6），或精氨酸（+6）和賴氨酸（+8）中培養(yǎng)細(xì)胞，并同時(shí)比較三種處理方法。此外，賽默飛世爾還提供了L-脯氨酸作為培養(yǎng)基添加劑，以防止同位素標(biāo)記的精氨酸代謝轉(zhuǎn)換成脯氨酸。 

另外Invitrogen也有相關(guān)的穩(wěn)定同位素標(biāo)記氨基酸細(xì)胞培養(yǎng)試劑盒，這些SILAC標(biāo)記的主要優(yōu)點(diǎn)是體內(nèi)標(biāo)記技術(shù)，穩(wěn)定同位素標(biāo)記的氨基酸與天然氨基酸化學(xué)性質(zhì)基本相同，對(duì)細(xì)胞無毒性，因而它所標(biāo)記的細(xì)胞和未標(biāo)記細(xì)胞在生物學(xué)行為上幾乎沒有差異，標(biāo)記效率可高達(dá)100%，另外這種標(biāo)記活體標(biāo)記，更接近樣品真實(shí)狀態(tài)，不過這種方法也存在一定的缺點(diǎn)，比如只適用于活體培養(yǎng)的細(xì)胞對(duì)于生物醫(yī)學(xué)研究中常用的組織樣品，體液樣品等無法分析等。