The Question

Genomics tells us what a cell could do; proteomics tells us what it is doing. Proteins are the functional molecules of life — enzymes, receptors, structural components, signalling molecules — and their abundance, modifications, and interactions determine cell behaviour. Yet proteomics has lagged behind genomics in clinical adoption: mass spectrometry (MS) instruments are expensive, sample preparation is complex, and data analysis requires specialised expertise. A landmark 2025 review in Nature by Mann and colleagues declared that proteomics has now reached a tipping point. Is the field ready for routine clinical deployment?

Landscape

Guo, Steen & Mann (2025) within months of publication, provided a definitive review of MS-based proteomics spanning single-cell analysis to clinical applications. Their key argument: three converging advances have brought clinical proteomics within reach — (1) data-independent acquisition (DIA) methods that enable comprehensive, reproducible proteome measurement; (2) trapped ion mobility spectrometry (TIMS) that adds a separation dimension, increasing depth and throughput; and (3) machine learning for peptide identification and quantification that automates previously manual data interpretation. They highlighted plasma proteomics as the most clinically relevant frontier, where thousands of proteins can now be quantified from a single blood draw.

Kirsher et al. (2025) reviewed the plasma proteomics landscape, comparing MS-based approaches with affinity-based platforms (SomaScan, Olink). MS offers unbiased discovery but lower throughput; affinity platforms offer higher throughput but are limited to pre-selected protein panels. Their finding: the two approaches are complementary, and the two approaches have complementary strengths, and systematic comparison reveals key trade-offs in coverage for biomarker discovery.

Zhang et al. (2024) developed a microfluidic flow cytometry system (µCytoMS) combining laser-induced fluorescence with ICP-MS to simultaneously measure a protein biomarker (PTK7) and platinum-based drug uptake at single-cell resolution in breast cancer clinical samples. Joshi et al. (2024) reviewed urinary proteomics, highlighting urine as a non-invasive alternative to blood for biomarker discovery.

Key Claims & Evidence

Open Questions

Referenced Papers

• [1] Guo, T., Steen, J.A. & Mann, M. (2025). Mass-spectrometry-based proteomics: from single cells to clinical applications. Nature. DOI: 10.1038/s41586-025-08584-0
• [2] Joshi, N. et al. (2024). Recent progress in mass spectrometry-based urinary proteomics. Clinical Proteomics, 21, 14. DOI: 10.1186/s12014-024-09462-z
• [3] Zhang, X. et al. (2024). Multiplex Profiling of Biomarker and Drug Uptake in Single Cells Using µCytoMS. ACS Nano. DOI: 10.1021/acsnano.3c12803
• [4] Kirsher, D.Y. et al. (2025). Current landscape of plasma proteomics. Communications Chemistry. DOI: 10.1038/s42004-025-01665-1
• [5] Bartha, Á. et al. (2025). Melanoma Proteomics Unveiled: MEL-PLOT for Biomarker Discovery. J. Proteome Research. DOI: 10.1021/acs.jproteome.4c00749

면책 조항: 이 게시물은 정보 제공 목적의 연구 동향 개요이다. 학술 연구에서 인용하기 전에 특정 연구 결과, 통계 및 주장은 원본 논문을 통해 검증해야 한다.

질량 분석 프로테오믹스: 단일 세포에서 임상 진단까지

분야: 생물학 | 방법론: 실험-계산

저자: Sean K.S. Shin | 날짜: 2026-03-17

연구 질문

유전체학은 세포가 무엇을 할 수 있는지를 알려주고, 프로테오믹스는 세포가 현재 무엇을 하고 있는지를 알려준다. 단백질은 생명의 기능적 분자로서 효소, 수용체, 구조 성분, 신호 전달 분자의 역할을 하며, 이들의 발현량, 변형, 상호작용이 세포 행동을 결정한다. 그러나 프로테오믹스는 임상 적용 측면에서 유전체학에 비해 뒤처져 왔다. 질량 분석(MS) 장비는 고가이고, 시료 준비가 복잡하며, 데이터 분석에는 전문적인 expertise가 필요하기 때문이다. Mann과 동료들이 Nature에 발표한 2025년 획기적인 리뷰는 프로테오믹스가 이제 전환점에 도달했다고 선언하였다. 과연 이 분야는 일상적인 임상 적용을 위한 준비가 되어 있는가?

연구 현황

Guo, Steen & Mann (2025)은 출판 후 수개월 내에 단일 세포 분석부터 임상 응용에 이르는 MS 기반 프로테오믹스에 대한 결정적 리뷰를 제공하였다. 이들의 핵심 주장은 세 가지 기술적 진보의 수렴이 임상 프로테오믹스를 실현 가능하게 만들었다는 것이다. (1) 포괄적이고 재현 가능한 프로테옴 측정을 가능하게 하는 데이터 비의존 획득(DIA) 방법, (2) 분리 차원을 추가하여 분석 깊이와 처리량을 향상시키는 trapped ion mobility spectrometry(TIMS), (3) 이전에는 수동으로 수행하던 데이터 해석을 자동화하는 펩타이드 동정 및 정량화를 위한 머신 러닝이다. 이들은 단일 채혈로 수천 종의 단백질을 정량화할 수 있는 혈장 프로테오믹스를 가장 임상적으로 중요한 연구 전선으로 강조하였다.

Kirsher et al. (2025)은 혈장 프로테오믹스 연구 현황을 검토하며 MS 기반 접근법과 친화도 기반 플랫폼(SomaScan, Olink)을 비교하였다. MS는 비편향적 발견이 가능하지만 처리량이 낮은 반면, 친화도 플랫폼은 처리량이 높지만 사전 선별된 단백질 패널에 국한된다. 이들의 연구 결과에 따르면 두 접근법은 상호 보완적이며, 체계적인 비교를 통해 바이오마커 발견을 위한 coverage에서의 핵심 절충점이 드러난다.

Zhang et al. (2024)은 레이저 유도 형광과 ICP-MS를 결합한 미세유체 유세포 분석 시스템(µCytoMS)을 개발하여 유방암 임상 시료에서 단일 세포 해상도로 단백질 바이오마커(PTK7)와 백금 기반 약물 흡수를 동시에 측정하였다. Joshi et al. (2024)은 요중 프로테오믹스를 검토하며 바이오마커 발견에 있어 혈액의 비침습적 대안으로서 소변의 가능성을 강조하였다.

핵심 주장 및 근거

미해결 질문