CN105074462B - 翻译谱分析在鉴定用于治疗性处理的靶标分子中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供鉴定药剂或药物候选物分子、确认靶标和鉴定调节生物样品中(如在致癌信号传导途径中)的翻译的正常化治疗剂的方法，其通过所述生物样品中的一个或多个基因的翻译谱分析而确定。本发明还提供使用本文所述的翻译谱分析方法的诊断和治疗方法。

Description

翻译谱分析在鉴定用于治疗性处理的靶标分子中的应用
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年2月7日提交的美国临时申请号61/762,115的 优先权，其完整内容通过引用结合在本文中用于所有目的。
关于在联邦资助的研究和开发下进行的发明的权利的声明
本发明在由全国卫生研究所(National Institutes of Health)授予的基 金号RO1 CA154916的政府支持下进行的。政府拥有本发明中的某些权 利。
发明背景
基因表达研究已经用于检验不同条件下细胞群体中的mRNA，例如， 用于比较在不同药物治疗下或在不同细胞类型中的基因表达。例如， Cheok等.(Nat Genet.34：85-90(2003))证明了不同分子亚型的淋巴白血病 细胞共有针对相同的治疗的共同的基因组应答途径，并且基因表达中的变 化是治疗特异性的，并且基因表达可以示例相对于单种药剂的针对药物组 合的细胞响应性。然而，这些类型的基因表达研究具有多种缺陷。例如，mRNAs和蛋白合成率的基因组规模的预测已经用于证明主要在翻译水平 上控制蛋白的细胞丰度。Schwanhausser等.(Nature 473：337-342(2011))。
雷帕霉素(rapamycin)的哺乳动物靶标(mTOR)激酶是将营养感应与 细胞生长和癌症偶联起来的蛋白合成的主要调节剂。然而，指导癌症发育 的基因表达的下游翻译调节的节点尚未被充分表征。由此，对于表征致癌 性mTOR信号传导中和通常在细胞群体中的mRNAs的翻译控制的方法 存在需求。本发明解决了这一需求和其他的需求。
发明简述
在一个方面中，本发明涉及用于鉴定生物样品中调节致癌性信号传导 的药剂(例如，抑制致癌性信号传导途径的药剂)的方法。在一些实施方 案中，所述方法包括：
(a)使所述生物样品与药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述翻译谱包括 一个或多个具有5′端寡嘧啶片段(5′TOP)和/或富含嘧啶的翻译元件(PRTE) 的基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因在没有与所 述药剂接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱进行比较；
其中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中所述一个或多个 基因翻译水平的差异将所述药剂鉴定为所述致癌性信号传导途径的调节 剂。
在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)使所述生物样品与药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述翻译谱包括 一个或多个选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组的基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因在没有与所 述药剂接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱进行比较；
其中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中所述一个或多个 基因翻译水平的差异将所述药剂鉴定为所述致癌性信号传导途径的调节 剂。
在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)使所述生物样品与药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述翻译谱包括 关于基因组实质部分的基因翻译水平的测量；
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述基因组实质部分在没有与所 述药剂接触的对照样品中的基因翻译水平(一个或多个基因的翻译水平) 的测量的第二翻译谱进行比较；
(d)在所述第一翻译谱中，鉴定与所述第二翻译谱中多个基因的翻译 水平相比具有降低的翻译水平的多个基因；并且
(e)关于在步骤(d)中鉴定的所述多个基因，确定在所述基因的不翻译 区(UTRs)是否存由在步骤(d)中鉴定的所述多个基因的至少10％所共享的 共同的共有序列和/或调节元件；
其中与所述第二翻译谱相比，在所述共享共同的共有序列和/或UTR 调节元件的基因的至少10％中的翻译水平的降低将所述药剂鉴定为致癌 性信号传导途径的抑制剂。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自表1、表2和/或表3 中列出的基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基因是细胞侵入和/ 或转移基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自Y-盒结合蛋 白1(YB1)，波形蛋白，转移相关的1(MTA1)和CD44。
在一些实施方案中，所述致癌性信号传导途径是雷帕霉素的哺乳动物 靶标(mTOR)途径、PI3K途径、AKT途径、Ras途径、Myc途径、Wnt 途径或BRAF途径。在一些实施方案中，所述致癌性信号传导途径是 mTOR途径。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，对于所述第一翻译谱， 所述一个或多个基因的翻译水平降低，由此将所述药剂鉴定为致癌性信号 传导途径的抑制剂。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述 第一翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平降低至少三倍。在一些实施 方案中，与所述第二翻译谱相比，对于所述第一翻译谱，所述一个或多个 基因的翻译水平增加，由此将所述药剂鉴定为致癌性信号传导途径的增强剂。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中所 述一个或多个基因的翻译水平增加至少三倍。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用核糖体谱分析产 生。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用多核糖体微阵列 产生。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用免疫测定产生。 在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用质谱分析产生。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包括测量样品中至少 500种基因(例如，至少500，600，700，800，900，1000，2000，3000， 4000，5000，6000，7000，8000，9000，10,000，11,000，12,000，13,000， 14,000或15,000种基因或更多种)的翻译水平。在一些实施方案中，所 述第一和/或第二翻译谱包含基因组范围的基因翻译水平测量。
在一些实施方案中，所述生物样品包含细胞。在一些实施方案中，所 述细胞是人细胞。在一些实施方案中，所述细胞是癌细胞。在一些实施方 案中，所述癌症是前列腺癌(prostate cancer)，乳腺癌(breast cancer)， 膀胱癌(bladder cancer)，肺癌(lungcancer)，肾细胞癌(renal cell carcinoma)，子宫内膜癌(endometrial cancer)，黑素瘤(melanoma)，卵 巢癌(ovarian cancer)，甲状腺癌(thyroid cancer)或脑癌(braincancer)。
在一些实施方案中，所鉴定的药剂与较之所述第二翻译谱在所述第一 翻译谱中的所述一个或多个具有不同的翻译水平的基因中的5′TOP或 PRTE序列结合。在一些实施方案中，所鉴定的药剂抑制致癌性信号传导 途径的下游效应子的活性，其中所述效应子是4EBP1，p70S6K1/2或AKT。
在一些实施方案中，所述方法还包括化学合成来源于所鉴定的药剂的 结构相关的药剂。在一些实施方案中，所述方法还包括给动物施用所述结 构相关的药剂，并且确定所述结构相关的药剂的口服生物利用度。在一些 实施方案中，所述方法还包括给动物施用所述结构相关的药剂，并且确定 所述结构相关的药剂的功效。
在另一方面中，本发明涉及与按本文所述鉴定的药剂结构相关的药 剂。
在另一方面中，本发明涉及确认用于治疗性干预的靶标的方法。在一 些实施方案中，所述方法包括：
(a)使所述生物样品与调节所述靶标的药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述第一翻译谱 包含多个基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因在没有与所述药剂 接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱进行比较；
其中，与所述第二翻译谱相比，鉴定生物学途径的一个或多个基因在 所述第一翻译谱中是差异性翻译的确认所述用于治疗性干预的靶标，其中 所述生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径，细胞代谢途径， 细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修 饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因具有5′端寡嘧啶片段(5′ TOP)和/或富含嘧啶的翻译元件(PRTE)。在一些实施方案中，所述一个或 多个基因选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组。
在一些实施方案中，所述用于治疗性干预的靶标是致癌性信号传导途 径的一部分。在一些实施方案中，所述致癌性信号传导途径是雷帕霉素的 哺乳动物靶标(mTOR)途径。在一些实施方案中，所述用于治疗性干预的 靶标是一种蛋白。在一些实施方案中，所述用于治疗性干预的靶标是一种 核酸。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少两种生物学途 径的每一种的一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实 施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少三种生物学途径的每一种的 一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实施方案中，与 所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，存在关于所述一个或多个基 因的翻译水平的至少两倍的区别。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包含基因组范围的基 因翻译水平测量。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，基因组中 少于20％的基因在所述第一翻译谱中至少两倍差异性翻译。在一些实施 方案中，与所述第二翻译谱相比，基因组中少于5％的基因在所述第一翻 译谱中至少两倍差异性翻译。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比， 基因组中少于1％的基因在所述第一翻译谱中至少两倍差异性翻译。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用核糖体谱分析产 生。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用多核糖体微阵列 产生。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用免疫测定产生。 在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用质谱分析产生。
在一些实施方案中，所述生物样品包含细胞。在一些实施方案中，所 述细胞是人细胞。在一些实施方案中，所述细胞是癌细胞。在一些实施方 案中，所述癌症是前列腺癌，乳腺癌，膀胱癌，肺癌，肾细胞癌，子宫内 膜癌，黑素瘤，卵巢癌，甲状腺癌或脑癌。
在一些实施方案中，所述治疗性干预是抗癌治疗。
在一些实施方案中，所述药剂是肽、蛋白、RNA或小的有机分子。 在一些实施方案中，所述药剂是抑制性RNA。
在另一个方面中，本发明涉及鉴定药物候选分子的方法。在一些实施 方案中，所述方法包括：
(a)使生物样品与所述药物候选分子接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的翻译谱，其中所述翻译谱包括多个 基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因在没有与所述药物 候选分子接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱进行比较，
其中，当与所述第二翻译谱相比，生物学途径的一个或多个基因在所 述第一翻译谱中差异性翻译时，所述药物候选分子被鉴定为适合用于治疗 性干预，其中所述生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径， 细胞代谢途径，细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径， 翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因具有5′端寡嘧啶片段(5′ TOP)和/或富含嘧啶的翻译元件(PRTE)。在一些实施方案中，所述一个或 多个基因选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少两种生物学途 径的每一种的一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实 施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少三种生物学途径的每一种的 一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实施方案中，与 所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，存在关于所述一个或多个基 因的翻译水平的至少两倍的区别。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包含基因组范围的基 因翻译水平测量。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，基因组中 少于20％的基因在所述第一翻译谱中至少两倍差异性翻译。在一些实施 方案中，与所述第二翻译谱相比，基因组中少于5％的基因在所述第一翻 译谱中至少两倍差异性翻译。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比， 基因组中少于1％的基因在所述第一翻译谱中至少两倍差异性翻译。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使用核糖体谱分析产 生。在一些实施方案中，在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱 使用多核糖体微阵列产生。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译 谱使用免疫测定产生。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱使 用质谱分析产生。
在一些实施方案中，所述方法还包括将关于所接触的生物样品的翻译 谱与关于与已知的治疗剂接触的第二生物样品的对照翻译谱进行比较。在 一些实施方案中，所述已知的治疗剂是已知的致癌性信号传导途径抑制 剂。在一些实施方案中，所述已知的治疗剂是已知的雷帕霉素的哺乳动物 靶标(mTOR)途径的抑制剂。
在另一方面中，本发明涉及鉴定作为使用mTOR抑制剂的治疗的候 选者的受试者的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于一个或多个具有5′端寡嘧啶片段(5′TOP)和/或富含嘧啶的翻 译元件(PRTE)的基因的翻译水平；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述 mTOR抑制剂的响应者；
其中，在所述第一翻译谱中与所述一个或多个基因在所述第二翻译谱 中的翻译水平至少一样高的一个或多个基因的翻译水平将所述受试者鉴 定为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者。
在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组的一个或多个基因的翻译 水平；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述 mTOR抑制剂的响应者；
其中，在所述第一翻译谱中与所述一个或多个基因在所述第二翻译谱 中的翻译水平至少一样高的一个或多个基因的翻译水平将所述受试者鉴 定为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自表1、表2和/或表3 中列出的基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基因是细胞侵入和/ 或转移基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自Y-盒结合蛋 白1(YB1)，波形蛋白，转移相关的1(MTA1)和CD44。
在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于生物学途径的一个或多个基因的翻译水平，其中所述生物学途 径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径，细胞代谢途径，细胞分裂途 径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修饰途径， DNA修复途径和DNA甲基化途径；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述 mTOR抑制剂的响应者；
其中，在所述第一翻译谱中至少与所述第二翻译谱中所述一个或多个 基因的翻译水平一样高的所述一个或多个基因的翻译水平将所述受试者 鉴定为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者。
在一些实施方案中，来自至少两个生物学途径中每一个的一个或多个 基因在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。 在一些实施方案中，来自至少三个生物学途径中每一个的一个或多个基因 在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中， 存在关于所述一个或多个基因的翻译水平的至少两倍的区别。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包括测量样品中至少 500种基因(例如，至少500，600，700，800，900，1000，2000，3000， 4000，5000，6000，7000，8000，9000，10,000，11,000，12,000，13,000， 14,000或15,000种基因或更多种)的翻译水平。在一些实施方案中，所 述第一和/或第二翻译谱包含基因组范围的基因翻译水平测量。在一些实 施方案中，所述第一和第二翻译谱是在施用mTOR抑制剂之前和之后的 差异性谱。
在一些实施方案中，所述受试者患有癌症。在一些实施方案中，所述 癌症是前列腺癌，乳腺癌，膀胱癌，肺癌，肾细胞癌，子宫内膜癌，黑素 瘤，卵巢癌，甲状腺癌或脑癌。
在一些实施方案中，所述方法还包括向所述受试者施用mTOR抑制 剂。
在另一方面中，本发明涉及鉴定作为使用治疗剂的治疗的候选者的受 试者的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于生物学途径的一个或多个基因的翻译水平，其中所述生物学途 径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径，细胞代谢途径，细胞分裂途 径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修饰途径， DNA修复途径和DNA甲基化途径；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将所述治疗剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述治疗剂 的响应者；
其中，至少与所述第二翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样 高的所述一个或多个基因的翻译水平将所述受试者鉴定为使用所述治疗 剂的治疗的候选者。
在一些实施方案中，来自至少两个生物学途径中每一个的一个或多个 基因在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。 在一些实施方案中，来自至少三个生物学途径中每一个的一个或多个基因 在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。
在一些实施方案中，所述第一和第二翻译谱是在施用所述治疗剂之前 和之后的差异性谱。
在一些实施方案中，所述受试者患有疾病。在一些实施方案中，所述 疾病是癌症。在一些实施方案中，所述癌症是前列腺癌，乳腺癌，膀胱癌， 肺癌，肾细胞癌，子宫内膜癌，黑素瘤，卵巢癌，甲状腺癌或脑癌。在一 些实施方案中，所述生物样品包含患病的细胞。
在另一个方面中，本发明涉及治疗患有癌症的受试者的方法。在一些 实施方案中，所述方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用mTOR抑制剂，所述第一 翻译谱包含的一个或多个基因的翻译水平至少与在来自对照样品的第二 翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于具有5′端寡嘧啶片段(5′TOP)和/ 或富含嘧啶的翻译元件(PRTE)的一个或多个基因的翻译水平；并且其中 所述对照样品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针 对所述mTOR抑制剂的响应者；
由此治疗所述受试者中的癌症。
在一些实施方案中，所述治疗患有癌症的受试者的方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用mTOR抑制剂，所述第一 翻译谱包含的一个或多个基因的翻译水平至少与在来自对照样品的第二 翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于选自由SEQ ID NOs：1-144组成 的组的一个或多个基因的翻译水平；并且其中所述对照样品来自在将 mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述mTOR抑制剂的 响应者；
由此治疗所述受试者中的癌症。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自表1、表2和/或表3 中列出的基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基因是细胞侵入和/ 或转移基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自Y-盒结合蛋 白1(YB1)，波形蛋白，转移相关的1(MTA1)和CD44。
在一些实施方案中，所述治疗患有癌症的受试者的方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用mTOR抑制剂，所述第一 翻译谱包含的一个或多个基因的翻译水平至少与在来自对照样品的第二 翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于生物学途径的一个或多个基因 的翻译水平，所述生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径， 细胞代谢途径，细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径， 翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径；并且，其中 所述对照样品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针 对所述mTOR抑制剂的响应者；
由此治疗所述受试者中的癌症。
在一些实施方案中，来自至少两个生物学途径中每一个的一个或多个 基因在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。 在一些实施方案中，来自至少三个生物学途径中每一个的一个或多个基因 在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包括测量样品中至少 500种基因(例如，至少500，600，700，800，900，1000，2000，3000， 4000，5000，6000，7000，8000，9000，10,000，11,000，12,000，13,000， 14,000或15,000种基因或更多种)的翻译水平。在一些实施方案中，所 述第一和/或第二翻译谱包含基因组范围的基因翻译水平测量。在一些实 施方案中，所述第一和第二翻译谱是在施用mTOR抑制剂之前和之后的 差异性谱。
在一些实施方案中，所述受试者患有癌症。在一些实施方案中，所述 癌症是前列腺癌，乳腺癌，膀胱癌，肺癌，肾细胞癌，子宫内膜癌，黑素 瘤，卵巢癌，甲状腺癌或脑癌。在一些实施方案中，所述癌症是侵入性癌 症。
在一些实施方案中，所述方法包括施用mTOR抑制剂之后监测所述 一个或多个基因在所述受试者中的翻译水平。
在另一方面中，本发明涉及用于治疗有此需要的受试者的方法。在一 些实施方案中，所述方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用治疗剂，所述第一翻译谱包 含的一个或多个基因的翻译水平至少与在第二翻译谱中所述一个或多个 基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于生物学途径的一个或多个基因 的翻译水平，所述生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径， 细胞代谢途径，细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径， 翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径，和DNA甲基化途径；并且，其 中对照样品来自在将所述治疗剂施用给已知的响应者之前的已知针对所 述治疗剂的响应者；
由此治疗所述受试者。
在一些实施方案中，来自至少两个生物学途径中每一个的一个或多个 基因在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。 在一些实施方案中，来自至少三个生物学途径中每一个的一个或多个基因 在所述第一翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。
在一些实施方案中，所述第一和第二翻译谱是在施用所述治疗剂之前 和之后的差异性谱。
在一些实施方案中，所述需要治疗的受试者患有疾病。在一些实施方 案中，所述疾病是癌症。在一些实施方案中，所述癌症是前列腺癌，乳腺 癌，膀胱癌，肺癌，肾细胞癌，子宫内膜癌，黑素瘤，卵巢癌，甲状腺癌 或脑癌。在一些实施方案中，所述癌症是侵入性癌症。在一些实施方案中， 所述生物样品包含患病的细胞。
在另一方面中，本发明涉及鉴定用于使有此需要的受试者中的翻译水 平正常化的药剂的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自所述受试者的第一生物样品的第一翻译谱，其中所述第 一翻译谱包含多个基因的翻译水平；
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因的翻译水平的第二 翻译谱相比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样品来 自未患病的受试者；
(c)与所述第二翻译谱相比，鉴定在所述第一翻译谱中差异性翻译的 生物学途径的一个或多个基因，其中所述生物学途径选自蛋白合成途径， 细胞侵入/转移途径，细胞代谢途径，细胞分裂途径，凋亡途径，信号转 导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和DNA 甲基化途径；
(d)使来自所述受试者的第二生物样品与所述药剂接触；
(e)确定关于所述第二生物样品的第三翻译谱，其中所述第三翻译谱 包含关于与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中鉴定为差异性翻译 的所述一个或多个基因的翻译水平；并且
(f)将在所述第三翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平与在 所述第一和第二翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平相比较；
其中，与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平相比， 更接近所述一个或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译水平的在所述第 三翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平将所述药剂鉴定为用于使所 述受试者中的翻译谱正常化的药剂。
在另一个方面中，本发明涉及使有此需要的受试者中的翻译谱正常化 的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
向所述受试者施用已经选择作为使所述受试者中的翻译谱正常化的 药剂的药剂，其中所述药剂通过下述选择：
(a)确定来自所述受试者的第一生物样品的第一翻译谱，其中所述第 一翻译谱包含多个基因的翻译水平；
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因的翻译水平的第二 翻译谱相比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样品来 自未患病的受试者；
(c)与所述第二翻译谱相比，鉴定在所述第一翻译谱中差异性翻译的 生物学途径的一个或多个基因，其中所述生物学途径选自蛋白合成途径， 细胞侵入/转移途径，细胞代谢途径，细胞分裂途径，凋亡途径，信号转 导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和DNA 甲基化途径；
(d)使来自所述受试者的第二生物样品与所述药剂接触；
(e)确定关于所述第二生物样品的第三翻译谱，其中所述第三翻译谱 包含关于与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中鉴定为差异性翻译 的所述一个或多个基因的翻译水平；并且
(f)将在所述第三翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平与在 所述第一和第二翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平相比较；其 中，与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平相比，更接近 所述一个或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译水平的在所述第三翻译 谱中所述一个或多个基因的翻译水平将所述药剂鉴定为用于使所述受试 者中的翻译谱正常化的药剂；
由此使所述受试者中的翻译谱正常化。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少两个生物学途 径中每一个的一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实 施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少三个生物学途径中每一个的 一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实施方案中，与 所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，存在关于所述一个或多个基 因的翻译水平的至少两倍的区别。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包括测量样品中至少 500种基因(例如，至少500，600，700，800，900，1000，2000，3000， 4000，5000，6000，7000，8000，9000，10,000，11,000，12,000，13,000， 14,000或15,000种基因或更多种)的翻译水平。在一些实施方案中，所 述第一、第二和/或第三翻译谱包含基因组范围的基因翻译水平测量。
在一些实施方案中，所述药剂是肽、蛋白、抑制性RNA或小的有机 分子。
在另一方面中，本发明涉及用于鉴定用于治疗疾病的候选治疗剂的方 法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定已经与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第一翻译谱；
(b)确定不与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第二翻译谱；
(c)当与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因在所述第一翻译谱中 差异性翻译时，并且当所述差异性翻译导致生物学益处时，将所述药剂鉴 定为用于治疗所述疾病的候选治疗剂。
在一些实施方案中，所述用于鉴定用于治疗疾病的候选治疗剂的方法 包括：
(a)确定已经与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第一翻译谱；
(b)确定已经与已知用于治疗所述疾病的活性化合物接触的疾病样 品的多个基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述药剂鉴定为 用于治疗所述疾病的候选治疗剂。
在一些实施方案中，所述用于鉴定用于治疗疾病的候选治疗剂的方法 包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品；(ii)第二翻译谱 来自已经与已知用于治疗所述疾病的活性化合物接触的样品；和(iii)第三 翻译谱来自已经与候选药剂接触的样品；
(b)鉴定与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的 一个或多个基因；并且
(c)当来自步骤(b)的一个或多个差异性翻译的基因存在于所述第三 翻译谱中，并且，当与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译谱 相比，所述一个或多个基因在所述第三翻译谱中的翻译谱更接近所述一个 或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译谱时，将所述药剂鉴定为用于治疗 所述疾病的候选治疗剂。
在一些实施方案中，所述用于鉴定用于治疗疾病的候选治疗剂的方法 包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品；(ii)第二翻译谱 来自已经与已知用于治疗所述疾病的活性化合物接触的样品；和(iii)第三 翻译谱来自已经与候选药剂接触的样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且，确定第二差异性翻译谱， 其包含与所述第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或 多个基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，将所 述药剂鉴定为用于治疗所述疾病的候选治疗剂。
在另一个方面中，本发明涉及用于鉴定用于使疾病相关的翻译谱正常 化的候选分子的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自已经与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第一翻 译谱；
(b)确定来自(i)对照的非疾病样品或(2)已经与所述候选药剂接触的 对照的非疾病样品的多个基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述药剂鉴定为 用于使与所述疾病相关的翻译谱正常化的候选治疗剂。
在一些实施方案中，所述用于鉴定用于使疾病相关的翻译谱正常化的 候选分子的方法包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品，(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)已经 与候选药剂接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译谱来自已经与候选 药剂接触的疾病样品；
(b)与第二谱相比，鉴定在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多 个基因；并且
(c)当来自步骤(b)的所述一个或多个差异性翻译的基因存在于所述 第三翻译谱中时，并且当与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻 译谱相比，所述一个或多个基因在所述第三翻译谱中的翻译谱更接近所述 一个或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译谱时，将所述药剂鉴定为使与 所述疾病相关的翻译谱正常化的候选治疗剂。
在一些实施方案中，所述用于鉴定用于使疾病相关的翻译谱正常化的 候选分子的方法包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品，(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)已经 与候选药剂接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译谱来自已经与候选 药剂接触的疾病样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且确定第二差异性翻译谱， 其包含与第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个 基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，将所 述药剂鉴定为用于使与所述疾病相关的翻译谱正常化的候选治疗剂。
在另一方面中，本发明提供确认用于疾病的治疗性干预的靶标的方 法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自已经与调节疾病相关的靶标的药剂接触的疾病样品的 多个基因的第一翻译谱；
(b)确定来自没有与所述药剂接触的对照疾病样品的多个基因的第 二翻译谱；并且
(c)当与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因在所述第一翻译谱中 差异性翻译时，并且当所述差异性翻译导致生物学益处时，确认用于所述 疾病的治疗性干预的靶标。
在一些实施方案中，所述确认用于疾病的治疗性干预的靶标的方法包 括：
(a)确定来自已经与调节疾病相关的靶标的药剂接触的疾病样品的 多个基因的第一翻译谱；
(b)确定来自已经与已知用于治疗所述疾病的活性化合物接触的对 照疾病样品的多个基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述靶标确认为 用于所述疾病的治疗性干预的靶标。
在一些实施方案中，所述确认用于疾病的治疗性干预的靶标的方法包 括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品，(ii)第二翻译谱 来自与调节疾病相关的靶标的药剂接触的样品，和(iii)第三翻译谱来自与 已知的用于治疗所述疾病的活性化合物接触的样品；
(b)鉴定与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的 一个或多个基因；并且
(c)当来自步骤(b)的所述一个或多个差异性翻译的基因存在于所述 第三翻译谱中时，并且当与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻 译谱相比，所述一个或多个基因在所述第三翻译谱中的翻译谱更接近所述 一个或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译谱时，确认所述靶标为用于所 述疾病的治疗性干预的靶标。
在一些实施方案中，所述确认用于疾病的治疗性干预的靶标的方法包 括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品，(ii)第二翻译谱 来自与调节疾病相关的靶标的药剂接触的样品，和(iii)第三翻译谱来自与 已知的用于治疗所述疾病的活性化合物接触的样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且确定第二差异性翻译谱， 其包含与第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个 基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，确认 所述靶标为用于所述疾病的治疗性干预的靶标。
在另一方面中，本发明提供用于确认用于使疾病相关的翻译谱正常化 的靶标的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自已经与调节疾病相关的靶标的药剂接触的疾病样品的 多个基因的第一翻译谱；
(b)确定来自(i)对照的非疾病样品或(ii)已经与调节疾病相关的靶标 的药剂接触的对照的非疾病样品的多个基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，确认所述靶标为用 于使与所述疾病相关的翻译谱正常化的靶标。
在一些实施方案中，所述用于确认用于使疾病相关的翻译谱正常化的 靶标的方法包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品，(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)已经 与调节疾病相关的靶标的药剂接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译 谱来自已经与调节疾病相关的靶标的药剂接触的疾病样品；
(b)鉴定与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的 一个或多个基因；并且
(c)当来自步骤(b)的所述一个或多个差异性翻译的基因存在于所述 第三翻译谱中时，并且当与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻 译谱相比，所述一个或多个基因在所述第三翻译谱中的翻译谱更接近所述 一个或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译谱时，确认所述靶标为用于使 与所述疾病相关的翻译谱正常化的靶标。
在一些实施方案中，所述用于确认用于使疾病相关的翻译谱正常化的 靶标的方法包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品，(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)已经 与调节疾病相关的靶标的药剂接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译 谱来自已经与调节疾病相关的靶标的药剂接触的疾病样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且确定第二差异性翻译谱， 其包含与第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个 基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，确认 所述靶标为用于使与所述疾病相关的翻译谱正常化的靶标。
在另一方面中，本发明提供鉴定作为使用治疗剂治疗疾病的候选者的 受试者的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定在来自患有或怀疑患有疾病的受试者的样品中多个基因的 第一翻译谱，所述疾病选自癌症、炎性疾病、自身免疫疾病、神经变性疾 病、神经发育疾病、代谢疾病和病毒感染；
(b)确定对照样品中的多个基因的第二翻译谱，其中所述对照样品来 自已知响应所述治疗剂的受试者，并且其中所述样品没有与所述治疗剂接 触；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述受试者鉴定 为使用所述治疗剂治疗所述疾病的候选者。
在另一方面中，本发明提供用于治疗疾病(例如，癌症、炎性疾病、 自身免疫疾病、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病或病毒感染)的 方法，所述方法包括向按照本文所述的任一种方法鉴定的受试者施用治疗 剂。
在另一方面中，本发明提供用于治疗疾病(例如，癌症、炎性疾病、 自身免疫疾病、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病或病毒感染)的 方法，所述方法包括向患有疾病的受试者施用按照本文所述的任一种方法 鉴定的治疗剂。
在另一方面中，本发明提供用于治疗疾病(例如，癌症、炎性疾病、 自身免疫疾病、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病或病毒感染)的 方法，所述方法包括向患有疾病的受试者施用调节疾病相关的靶标的药 剂，其中所述靶标是按照本文所述的任一种方法确定的。
在另一个方面中，本发明提供通过使疾病翻译谱正常化来治疗疾病 (例如，癌症、炎性疾病、自身免疫疾病、神经变性疾病、神经发育疾病、 代谢疾病或病毒感染)的方法，所述方法包括向患有所述疾病的受试者施 用按照本文所述的任一种方法鉴定的治疗剂。
附图简述
图1.核糖体谱分析揭示前列腺癌基因组的mTOR-依赖性专门化的 控制。(a)相对于别构抑制剂(雷帕霉素)，使用ATP位点抑制剂(PP242)3 小时处理后，mRNA丰度和翻译效率的代表性比较。(b-d)相对于非靶标 mRNAs，mTOR靶标5′UTRs的自由能、长度和G+C百分比含量(误差 条表示范围，非靶标n＝5,022，靶标n＝144，双侧Wilcoxon)。(e)翻译 调节的mTOR-响应性mRNAs的功能分类。(f)48小时药物处理后，在PC3 细胞中来自三次独立的mTOR-敏感性侵入基因的实验的代表性蛋白质印 迹。Rapa：雷帕霉素。
图2.mTOR通过翻译调节的基因标记(gene signature)促进前列 腺癌细胞迁移和侵入。(a)PC3细胞中的基质胶侵入测定：6小时预处理， 然后是6小时细胞侵入(n＝6，ANOVA)。(b，c)在药物处理的第3-4小 时和第6-7小时过程中，GFP-标记的PC3细胞行进的迁移模式和平均距 离(n＝34个细胞/条件，ANOVA)。(d)48小时的YB1、MTA1、CD44或 波形蛋白敲低接着24小时的细胞侵入后，在PC3细胞中的基质胶侵入测 定(n＝7，t-检验)。(e)48小时的YB1和/或MTA1过表达接着细胞侵入 24小时后，在BPH-1细胞中的基质胶侵入测定(n＝7，t-检验)。Rapa：雷 帕霉素。所有的数据表示平均值±s.e.m。NS：不是统计学显著的。
图3. 4EBP1-eIF4E轴控制mTOR-敏感性侵入基因的转录后表达。(a) 抑制p70S6K1/2或eIF4E过度激活的药物遗传学策略示意图。(b)在48 小时多西环素诱导4EBP1M后，三次独立的PC3 4EBP1M细胞实验的代 表性的蛋白质印迹。(c)48小时DG-2处理后，三次独立的PC3细胞实验 的代表性蛋白质印迹。(d)48小时4EBP1/4EBP2敲低接着用mTOR的 ATP位点抑制剂处理24小时后，三次独立的PC3细胞实验的代表性蛋白 质印迹(见图21a中的独立的实验的量化)。(e)用mTOR的ATP位点抑 制剂处理24小时的野生型(WT)和4EBP1/4EBP2双敲除(DKO)MEFs的三 次独立的实验的代表性蛋白质印迹。(f)用mTOR的ATP位点抑制剂处理24小时后野生型和mSin1-/-(也称为Mapkap1tm1Bisu)MEFs的两次独立的 实验的代表性蛋白质印迹。(g)与对照相比，当多西环素诱导4EBP1M 48 小时或用DG-2处理时的基质胶侵入(n＝6/条件，t-检验)。所有的数据表 示平均数±s.e.m。
图4.mTOR过度活化在体内增加侵入前前列腺癌细胞子集中YB1、 MTA1、CD44和波形蛋白mRNAs的翻译。左侧：在14月龄的野生型和 PtenL/L小鼠前列腺上皮细胞中与YB1(a，b)、MTA1(c，d)或CD44(e，f) 共染的CK8/DAPI或CK5/DAPI的免疫荧光图像。白色方框圈出在右侧图 中放大的区域。右侧：在野生型和PtenL/L小鼠前列腺上皮细胞中与DAPI 共染的YB1(a，b)、MTA1(c，d)和CD44(e，f)的放大的免疫荧光图像。 虚线圈出细胞质(C)和/或细胞核(N)。(g)在14月龄的野生型和PtenL/L小 鼠前列腺上皮细胞中与波形蛋白共染的CK5或CK8的代表性的免疫荧光 图像。S：间质；黄色箭头表示核周波形蛋白。(h)在野生型和PtenL/L小鼠中，YB1(N＝核，C＝细胞质)，MTA1和CD44平均荧光强度 (m.f.i.)/CK5+或CK8+前列腺上皮细胞的框图(每组三只小鼠，n＝43-303 个定量的细胞/靶标基因，误差条表示范围(见图23b)；*P＜0.0001，**P＝ 0.0004，t-检验)。
图5.通过用mTOR的ATP位点抑制剂处理的完全mTOR抑制在体 内防止前列腺癌侵入和转移。(a)正常前列腺、侵入前PIN和侵入性前列 腺癌的图示和图像。分别为CK8/CK5，腔/基底上皮细胞。黄色箭头表示 侵入的前线。(b)与CK8/雄激素受体(AR)、CK8/YB1和CK8/MTA1共染 的14月龄PtenL/L淋巴结(LN)转移的免疫荧光图像。(c)左侧：在正常(n＝ 59)，PIN(n＝5)，癌症(n＝99)和CRPC(n＝3)中的YB1蛋白水平的人组 织微阵列(ANOVA)。右侧：由红线划分的人CRPC中YB1的免疫组织化 学(插入的显示核与细胞质YB1)。(d)在用mTOR的ATP位点抑制剂处 理60天之前(12月龄)和之后(14月龄)，在野生型和PtenL/L小鼠中侵 入性前列腺的定量(n＝6只小鼠/组，ANOVA)。(e，f)在用mTOR的 ATP位点抑制剂处理60天后，在14月龄的PtenL/L小鼠中的引流淋巴结 中CK8/AR+转移的面积和数量(n＝6只小鼠/组，t-检验)。(g)在mTOR 的ATP位点抑制剂-处理的14月龄PtenL/L小鼠的CK8+或CK5+前列腺细 胞(CK8+仅用于波形蛋白)中针对赋形剂处理的小鼠标准化的YB1(N＝ 核，C＝细胞质)、MTA1、CD44或波形蛋白的蛋白水平减少的百分数(通 过定量免疫荧光确定，见图23b)(n＝3只小鼠/组，t-检验)。所有的数据 表示为平均数±s.e.m。
图6.在PC3前列腺癌细胞系中确认mTOR抑制剂。(a)人前列腺癌 细胞的核糖体谱分析示意图。(b)来自用雷帕霉素(50nM)、PP242(2.5 μM)，或mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)处理3小时的PC3前列腺癌 细胞的3次独立的实验的代表性蛋白质印迹分析。(c)用雷帕霉素(50nM) 或mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)(左图)进行6小时的处理后，在PC3 细胞中代表性的[35S]-甲硫氨酸掺入。[35S]-甲硫氨酸掺入的定量(右图，n ＝4，平均数+SEM)。(d)用雷帕霉素(50nM)或mTOR的ATP位点抑制 剂(200nM)(左图)进行14小时的处理后，在PC3细胞中代表性的[35S]- 甲硫氨酸掺入。[35S]-甲硫氨酸掺入的定量(右图，n＝4，平均数+SEM， *P＜0.05ANOVA)。(e)在用雷帕霉素(50nM)、PP242(2.5μM)或mTOR 的ATP位点抑制剂(200nM)处理48小时后，PC3细胞的细胞周期分析(平 均数+SEM，n＝3，*P＜0.001ANOVA)。(f)用mTOR的ATP位点抑制 剂(200nM)进行0-、6-或24-小时处理后PC3细胞的细胞周期分析(平均 数+SEM，n＝3，*P＜0.001ANOVA)。n.s.：不是统计学显著的。V：赋 形剂；R：雷帕霉素；I：mTOR的ATP位点抑制剂。
图7.每个处理条件的核糖体谱分析的实验间相关性和mTOR响应 性基因的符合性。(a)用雷帕霉素(50nM)或PP242(2.5μM)进行3-小时的 处理后，来自2次独立的核糖体谱分析实验的相关性图。(b)3-小时药物 处理后mTOR翻译和转录调节的mRNA靶标的数量。(c)富含嘧啶的翻 译元件(PRTE)(SEQ ID NO：145)存在于63％的mTOR-响应性翻译调节的mRNAs的5′UTRs中。(d)具有PRTE(红色)、5′TOP(绿色)或具有二者(黄 色)的mTOR敏感性基因的维恩图。
图8.关于eEF2、波形蛋白、SLC38A2和PAICS的读数计数谱。(a) 关于eEF2的核糖体足迹和RNA-Seq谱。显示关于在uc0021ze.2转录物中 每个核苷酸位置的读数计数谱，标记出了eEF2编码区。基于其长度，核 糖体足迹分配为特异性的A位点核苷酸位置。(b)关于波形蛋白的核糖体 足迹和RNA-Seq谱。(c)关于SLC38A2的核糖体足迹和RNA-Seq谱。(d) 关于PAICS的核糖体足迹和RNA-Seq谱。
图9.假发现率计算。(a)关于三种比较显示log2倍数变化值的累积 分布，仅考虑在所述比较中通过最小读数计数标准的基因。DMSO重复 表示仅对照DMSO-处理条件的完全生物重复的比较。雷帕霉素和PP242 条件显示在单次实验中药物-处理的与DMSO-处理的样品的比率。显示了 基于下文所述的PP242翻译抑制选择的倍数-改变阈值。(b)log2倍数变化 累积分布的极端值，在右侧显示关于正极端值的互补性累积分布函数。 DMSO重复之间的倍数-变化值的累积分布用作在药物处理比较中的测量 的误差分布的估计。即，在生物重复的比较中，高于给定的倍数-变化水 平绝对值的基因分数应该反映在任意测量中偶然高于该水平的基因分数。 在+/-1.5的log2倍数-变化的截点值，我们在PP242/DMSO比较中检测 到2.5％(95％CI，通过Agresti-Coull为2.1％-2.9％)的基因，并且在DMSO 重复比较中仅检测到0.044％(95％CI，0.001％-0.172％)的基因。因此， 估测的假发现率为：在该倍数-变化阈值，在PP242/DMSO比较中，q＝ 0.018。
图10.转录调节的mTOR靶标。(a和b)在PC3细胞中当3小时 PP242处理(2.5μM)时，通过RNA-Seq鉴定的上调或下调的转录物的 qPCR确定(平均数+SEM，n＝3)。(c)在PC3细胞中当3小时雷帕霉素 处理(50nM)时，通过RNA-Seq鉴定的上调的转录物的qPCR确认(平均数+SEM，n＝3)。
图11.mTOR-敏感性转录调节的基因侵入标记。PRTE的突变消除 了针对eIF4E的敏感性。(a)通过核糖体谱分析发现的4种已知的促侵入 基因和7种推定的促侵入基因。(b)将YB1 5′UTR克隆(PRTE(位置 +20-34，uc001chs.2)的WT、颠换突变体和缺失突变体)到pGL3-启动子 (左图)的示意图。在用1μg/ml多西环素24小时预处理，接着转染各自 的5′UTR构建体后，在PC3-4EBP1M细胞中的萤火虫荧光素酶活性(平均 数+SEM，n＝7，*P＜0.0001，t-检验)(右图)。n.s：不是统计学显著的。
图12.mTOR的ATP位点抑制没有减少4中侵入基因的转录物水平。 mTOR的ATP位点抑制剂时程。(a)当在PC3细胞中用雷帕霉素(50nM)、 PP242(2.5μM)或mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)处理48小时时， YB1、MTA1、波形蛋白和CD44相对于β-肌动蛋白的mRNA表达(平均数 +SEM，n＝3)。(b)显示在PC3细胞中用mTOR的ATP位点抑制剂(200 nM)处理之前和之后侵入基因表达的时程的3次独立的实验的代表性的蛋 白质印迹。
图13. 3小时mTOR的ATP位点抑制剂处理后的多核糖体分析。(a) 在个体级分中的rRNA种类的溴化乙啶染色。确定级分7-13为多核糖体 缔合的级分。(b)用赋形剂(实线)或mTOR的ATP位点抑制剂(100nM) (虚线)处理的PC3细胞的多核糖体谱分析的覆盖图。(c)在mTOR的 ATP位点抑制剂(100nM)处理后，在多核糖体级分中显示出差异性缔合 的YB1和rpS19mRNAs的qPCR分析(平均数+SEM，n＝6)。最下图显 示在处理之间在多核糖体级分中在β-肌动蛋白mRNA缔合中没有变化。 显示关于每个多核糖体级分的P-值(t-检验)。(d)显示在PC3细胞中用 mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)处理之前和之后的eEF2和rpL28表 达的时程的3次独立的实验的代表性蛋白质印迹。
图14.在转移的细胞系中，4-基因侵入标记响应mTOR的ATP位点 抑制剂，但是不响应雷帕霉素。(a-b)用mTOR的ATP位点抑制剂(200nM) 进行48小时的处理后，MDA-MB-361细胞的代表性蛋白质印迹(a)和 qPCR分析(b)。(c-d)用mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)进行48小时 的处理后，SKOV3细胞的代表性蛋白质印迹(c)和qPCR分析(d)。(e-f)用 mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)进行48小时的处理后，ACHN细胞 的代表性蛋白质印迹(e)和qPCR分析(f)。Westerns＝2次独立的实验的代 表性蛋白质印迹。qPCR-n＝3。所有的数据表示平均数+SEM。
图15.在A498PTEN阳性肾癌细胞系中的PTEN基因沉默诱导4- 基因侵入标记的转录后表达。(a-b)在PTEN的稳定沉默和用mTOR的 ATP位点抑制剂(200nM)进行24小时的处理后，A498细胞的代表性蛋 白质印迹(a)和qPCR分析(b)。Western＝2次独立的实验的代表性蛋白质 印迹。qPCR-n＝3。所有的数据表示平均数+SEM。
图16.mTOR的ATP位点抑制剂早在药物处理后6小时就抑制PC3 前列腺癌细胞中的细胞迁移。(a)在用雷帕霉素(50nM)或mTOR的ATP 位点抑制剂(200nM)处理40小时的PC3细胞中，3次独立的实验的代表 性伤口愈合。插入(红方框)表示在0小时时的伤口。(b)在用雷帕霉素 或mTOR的ATP位点抑制剂处理后第3-4小时期间个体GFP-标记的PC3 细胞的迁移模式(每个条件34个细胞)。(c)在用雷帕霉素(50nM)或 mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)处理后第3-4或6-7小时期间GFP- 标记的PC3细胞的平均速度(平均数+SEM，n＝34个细胞/条件，*P＜0.001，ANOVA)。
图17.在PC3前列腺癌细胞中敲低4种侵入基因。在PC3细胞中48 小时基因沉默后的YB1、CD44、MTA1和波形蛋白的蛋白水平。
图18.YB1敲低和mTOR的ATP位点抑制减少YB1靶基因的蛋白 水平，但是不减少其mRNA水平。(a)在48小时的YB1基因沉默后，在 PC3细胞中的Snail1免疫荧光。代表性的Snail1免疫荧光(上图)，Snail1 平均荧光强度/细胞(MFI)的框图(n＝26个siCtrl细胞，n＝15个siYB1 细胞，*P＝0.001，t-检验)(下图)。(b)用雷帕霉素(50nM)、PP242(2.5μM) 或mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)处理后，在PC3细胞中的Snail1 免疫荧光。代表性的Snail1免疫荧光(左图)，Snail1平均荧光强度/细胞 (MFI)的框图(n＝16个赋形剂处理的细胞，n＝26个雷帕霉素处理的细 胞，n＝28个PP242处理的细胞，n＝27个mTOR的ATP位点抑制剂处理的细胞，*P＜0.05，ANOVA)(右图)。(c)在YB1基因沉默后，关于LEF1 和Twist1的代表性蛋白质印迹(左图)和蛋白水平的定量(右图)(平均 数+SEM，n＝6，*P＜0.05，t-检验)。(d)在mTOR的ATP位点抑制剂 处理后，关于LEF1和Twist1的代表性蛋白质印迹(左图)和蛋白水平的 定量(右图)(平均数+SEM，n＝6，*P＜0.005，t-检验)。(e-g)在PC3 细胞中，YB1基因敲低或用雷帕霉素(50nM)、PP242(2.5μM)或mTOR的 ATP位点抑制剂(200nM)处理后，对β-肌动蛋白标准化的Snail1(e)，LEF1 (f)或Twist1(g)mRNA表达(平均数+SEM，n＝3)。
图19.在PC3和BPH-1中侵入基因的敲低或过表达分别对细胞周期 的影响。(a)在未转化的BPH-1前列腺上皮细胞中过表达48小时后， HA-YB1和Flag-MTA1的蛋白水平(Y＝YB1，M＝MTA1)。(b)在敲低各 种基因后，在PC3细胞中的细胞周期(平均数+SEM，n＝3)。(c)当在 BPH-1细胞中过表达YB1和/或MTA1时的细胞周期分析(平均数+SEM， n＝3)。
图20.4EBP1M没有增加PC3细胞中的mTORC1功能或总体蛋白合 成。(a)在PC3-4EBP1M细胞中用和不用1μg/ml多西环素进行48小时的 处理后，磷-p70S6KT389和磷-rpS6S240/244的3次独立的实验的代表性蛋白质 印迹。(b)在PC3-4EBP1M细胞中(48小时，多西环素1μg/mL)，2次独立 的实验的代表性[35S]-甲硫氨酸掺入(平均数+SEM)。(c)在PC3-4EBP1M细胞中，用1μg/ml多西环素进行48小时处理后，2次独立的实验的代表 性帽-结合测定(cap-binding assay)。(d)在PC3-4EBP1M细胞中，用1μg/ml 多西环素进行48小时处理后，YB1、MTA1、波形蛋白和CD44相对于β- 肌动蛋白的mRNA表达(平均数+SEM，n＝3)。
图21. 4EBP/eIF4E轴赋予针对mTOR ATP位点抑制的敏感性。(a)48 小时4EBP1/4EBP2敲低，接着用mTOR的ATP位点抑制剂进行24小时 处理后，PC3细胞3次独立的实验的蛋白质印迹的定量(n＝3，*p＜0.05， **p＜0.01，ANOVA)。(b)48小时的4EBP1和4EBP2基因沉默，接着用 mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)进行24小时的处理后，YB1、MTA1、 波形蛋白和CD44相对于β-肌动蛋白的mRNA表达(平均数+SEM，n＝ 3)。(c)在用200nM mTOR的ATP位点抑制剂处理24小时的WT和 4EBP1/4EBP2DKO MEFs中的YB1、MTA1和CD44的mRNA表达(平均 数+SEM，n＝3)。
图22.mTORC2不控制4-基因侵入标记的表达。(a)在mSin1-/-MEFs 中用mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)进行24小时的处理后，YB1、 MTA1和CD44相对于β-肌动蛋白的mRNA表达(平均数+SEM，n＝3)。 (b)48小时rictor基因沉默，接着用mTOR的ATP位点抑制剂(200nM)进行24小时的处理后，PC3前列腺癌细胞的2次独立的实验的代表性蛋 白质印迹分析。(c)在PC3中，48小时rictor基因沉默，接着用mTOR 的ATP位点抑制剂(200nM)进行24小时的处理后，在PC3前列腺癌细 胞中，YB1、MTA1、波形蛋白和CD44相对于β-肌动蛋白的mRNA表达(平 均数+SEM，n＝3)。(d)用1μg/ml多西环素处理48小时后，PC3-4EBP1M细胞的细胞周期分析(平均数+SEM，n＝3)。
图23.在PTENL/L小鼠中，完全的mTOR抑制在体内反应控制水平 上减少4-基因侵入标记的表达。(a)在PC3细胞中，48小时的各种基因 的基因沉默后，确定用于免疫荧光的抗体。(b)在3只独立的小鼠中关于 WT和PTENL/L小鼠前列腺中各种蛋白靶标的平均荧光强度测量的个体 CK5+和/或CK8+细胞的数目。(c)在WT和PTENL/L小鼠中，在用mTOR 的ATP位点抑制剂(每天1mg/kg)处理28天后，YB1、MTA1、波形蛋 白和CD44相对于β-肌动蛋白的mRNA表达(平均数+SEM，n＝3只小 鼠/组)。(d)在WT和PTENL/L小鼠中，在用mTOR的ATP位点抑制剂(每天1mg/kg)处理28天后来自整个前列腺组织的MTA1代表性蛋白质印迹 (左图)和相对于β-肌动蛋白水平的定量(右图)(平均数+SEM，n＝3 只小鼠/组，*P＝0.02，**P＝0.04，t-检验)。(e)在WT和PTENL/L小鼠中， 在用mTOR的ATP位点抑制剂(每天1mg/kg)处理28天后来自整个前列 腺组织的YB1代表性蛋白质印迹(左图)和相对于β-肌动蛋白水平的定 量(右图)(平均数+SEM，n＝4只小鼠/组，*P＝0.02，**P＝0.04，t-检 验)。(f)关于WT和PTENL/LFACS分类的前列腺腔上皮细胞的波形蛋白 和β-肌动蛋白的半定量RT-PCR(上图)。WT前列腺腔上皮细胞的连续稀 释液的RT-PCR(下图)。(g)在PTENL/LCK8+前列腺上皮细胞中的核周波 形蛋白的Z-系列(红色：波形蛋白；蓝色：DAPI；0.4μm/切片；黄色箭头指 示核周波形蛋白)。
图24.在体内完全mTOR阻断的临床前功效。(a)在临床前试验过 程中，每3天测量小鼠体重(平均数+SEM，n＝3只小鼠/组)。(b)在用 mTOR的ATP位点抑制剂(每天1mg/kg)或RAD001(每天10mg/kg)(n＝6 只小鼠/治疗组)处理28天后，在9月龄WT或PTENL/L小鼠的腹侧前列腺 (VP)中的下游mTOR靶标的代表性磷-特异性免疫组织化学。刻度条＝ 100μm。(c)用赋形剂、RAD001(每天10mg/kg)或mTOR的ATP位点抑 制剂(每天1mg/kg)处理28天后，9月龄的WT或PTENL/L小鼠VP的代 表性组织学。黄色虚线圈出前列腺。黑色三角形指示前列腺分泌。刻度条 ＝50μm。(d)在处理的小鼠中PIN+腺体的定量(平均数+SEM，n＝6只 小鼠/组，*P＜0.001，ANOVA)。(e)在用RAD001(每天10mg/kg)或mTOR 的ATP位点抑制剂(每天1mg/kg)处理的9月龄WT或PTENL/L小鼠的前 列腺中通过磷-组蛋白H3阳性腺体测量的增殖(平均数+SEM，n＝3只 小鼠/组，*P＜0.01，ANOVA)。(f)在用RAD001(每天10mg/kg)或mTOR 的ATP位点抑制剂(每天1mg/kg)处理的9月龄WT或PTENL/L小鼠的前 列腺中通过切割的胱天蛋白酶3(CC3)阳性细胞测量的凋亡(平均数+ SEM，n＝3只小鼠/组，*P＜0.01，ANOVA)(左图)。代表性的CC3图像(右 图)。刻度条＝25μm。
图25.mTOR的ATP位点抑制剂在特定的癌细胞系中诱导凋亡并且 在体内减小原发性前列腺癌体积。(a)用雷帕霉素(50nM)或mTOR的ATP 位点抑制剂(200nM)处理48小时后，在LNCaP(n＝3)和A498(n＝2)癌 细胞中的凋亡(平均数+SEM，*P＜0.001，**P＜0.05，ANOVA，n.s.＝不 是统计学显著的)。(b)在用赋形剂或mTOR的ATP位点抑制剂(每天 1mg/kg)进行28天的处理后，通过MRI测量的9月龄PTENL/L中腹侧和 横侧前列腺体积减小的百分数(左图)(平均数+SEM，n＝4只小鼠/组， *P＝0.0008，t-检验)。在用mTOR的ATP位点抑制剂处理的第0天和第 28天，PTENL/L腹侧和横侧前列腺的代表性MRI图像(右图)(红色虚线 圈出腹侧和横侧前列腺)。(c)在PTENL/L前列腺(14月龄的小鼠)中， 另外的前列腺癌侵入图像。
图26.两种mTOR的ATP位点抑制剂模拟对翻译谱的作用。这些相 关性图提供相对于DMSO对照由(a)别构mTOR抑制剂雷帕霉素和ATP 位点抑制剂PP242在PC3细胞中，(b)两种ATP位点抑制剂INK128和 PP242，和(c)MEK抑制剂GSK212和mTOR ATP位点抑制剂PP242在SW620细胞中引起的翻译效率的变化的各自比较。每个数据点表示单种 基因。在图(a)和(b)中，以红色突出显示的数据点相对于DMSO对照在关 于PP242的翻译效率中具有统计学显著的变化，如本文所述。在图(c)中， 以红色突出显示的数据点对应于下表4中列出的144种基因。别构抑制剂 雷帕霉素影响由PP242影响的类似的基因的翻译效率，雷帕霉素作用的 等级基本上小于PP242的作用等级。与此相反，使用两种ATP位点抑制 剂(PP242和INK128)处理改变相同的基因组，并且基于基因对某种基因 以相同的改变等级改变。最后，MEK抑制剂GSK212对翻译效率受PP242 调节的基因组几乎没有影响。
图27.mTOR和MEK抑制剂对蛋白翻译组分的磷酸化的影响。(a)将 SW620细胞用DMSO或MEK抑制剂GSK212(250nM)处理8小时；将(b) PC3和(c)SW620细胞用DMSO或mTOR抑制剂PP242处理3小时。肌 动蛋白用作上样对照。
图28.通过TGF-β诱导前胶原从成纤维细胞的释放。用不同浓度的 PI3K/AKT/mTOR抑制剂(″PAMi″)和10ng/mL TGF-β对成纤维细胞进行24 小时的处理后，1型前胶原的水平(1型前胶原C-肽，″PIPC″)。在450 和540nm处吸光度的差别(y-轴)与前胶原浓度成比例。
图29.在成纤维细胞转化过程中蛋白磷酸化水平的蛋白质印迹。用不 同浓度的PAMi和10ng/mL TGF-β进行24小时处理后，通过α-SMA水平 监测的成纤维细胞转化的蛋白质印迹分析。
图30.用TGF-β处理的成纤维细胞的翻译和转录谱。在用TGF-β处 理的成纤维细胞中mRNA水平(RNA)和翻译率(RPF)的变化的比较。红色 显示的数据点对于翻译效率的变化具有p≤0.05。
图31.来自IPA途径分析的肝纤维化/肝星形细胞活化。(a)在肝星形 细胞中的早期信号传导事件。(b)在活化的肝星形细胞中的信号传导事 件。分析中所用的基因列表和鉴定的基因标记是基于来自对照和TGF-β 处理的成纤维细胞的差异性蛋白-编码mRNAs浓度的p-值。彩色编码是 基于log2倍数变化。
图32.来自IPA途径分析的肝纤维化/肝星形细胞活化。(a)在肝星形 细胞中的早期信号传导事件。(b)在活化的肝星形细胞中的信号传导事 件。分析中所用的基因列表和鉴定的基因标记是基于来自对照和TGF-β 处理的成纤维细胞的差异性翻译的p-值。彩色编码是基于log2倍数变化。
图33.纤维化病症-相关的基因标记的翻译效率的正常化。柱状图显 示在用TGF-β处理的成纤维细胞和用TGF-β与PAMi处理的成纤维细胞 中纤维化病症-相关的基因标记的翻译效率。将正常化的翻译效率设为零， TGF-β处理时，对于具有改变的翻译效率的这些基因，p-值≤0.05。
图34.与纤维化病症相关的基因的翻译谱。柱状图显示所有141中纤 维化病症相关的基因的翻译效率，表明与未处理的(正常化的)成纤维细 胞相比，在转化的成纤维细胞(用TGF-β处理的)中差异性的翻译谱， 和用PAMi处理转化的成纤维细胞怎样使大部分基因正常化(当与设定为 零的正常的成纤维细胞比较时)。TGF-β处理时，对于该基因标记，翻译效率变化的p-值≤0.05。
图35.与神经发育疾病模型相关的蛋白的翻译水平。siRNA敲低 FMRP基因后，FMRP、TSC2和β-肌动蛋白的蛋白水平的蛋白质印迹分 析。将SH-SY5Y细胞用100nM的siControl(si对照)或siFMRl转染3 天。
图36.神经发育疾病模型的核糖体谱分析。在用对照siRNA或测试 siFMR1转染的SH-SY5Y神经元细胞中mRNA水平(RNA)和翻译率(RPF) 变化的比较。红色显示的数据点对于翻译效率的变化具有p≤0.05。
图37.在神经发育疾病模型中翻译最上调和最下调的基因。相对于 siCONTROL，使用siFMR1siRNA敲低SH-SY5Y细胞中的FMRP基因。 前20种差异性翻译上调或下调的基因分别显示60或45％关于神经疾病 与发育相关性的富集(p-值≤0.05)。
图38.在存在或不存在诱导的炎性反应的过程中，PI3K/AKT/mTOR 抑制剂对TNF-α产生的影响。RAW264.7巨噬细胞用PI3K/Atk/mTOR抑 制剂PAMi(10μM)或不用PAMi预处理2小时，然后再用或不用LPS 1ng/ml攻击1小时。收集培养基，并且定量TNF-α水平。
图39.在诱导的炎性反应的过程中，MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR 抑制剂对TNF-α产生的影响。RAW264.7巨噬细胞用MEK/ERK途径抑 制剂(″MEi″)(16nM或4nM)或PAMi(2.5μM)预处理2小时，然后再用 LPS 1ng/ml攻击1小时。收集培养基，并且定量TNF-α水平。
图40.在存在或不存在诱导的炎性反应时，PI3K/AKT/mTOR抑制 剂对蛋白翻译组分的剂量-依赖性影响。RAW264.7巨噬细胞用PAMi(10， 2.5或0.6μM)或不用PAMi预处理2小时，然后再用或不用LPS 1ng/ml 攻击1小时。收集培养基，并且定量TNF-α水平。肌动蛋白作为上样对 照。
图41.在诱导的炎性反应的过程中，MEK抑制剂对多种蛋白翻译组 分的影响。用MEi(250，62.5，16或4nM)预处理2小时然后再用LPS (1ng/ml)攻击1小时的RAW264.7巨噬细胞的蛋白质印迹分析。肌动蛋白 作为上样对照。
图42.用LPS处理的巨噬细胞的翻译和转录谱。用LPS处理的巨噬 细胞中mRNA水平(RNA)和翻译率(RPF)变化的比较。红色显示的数据点 对于翻译效率的变化具有p≤0.05。
图43.来自原代组织的基因的翻译谱。这些相关性图显示来自同一患 者的健康的(正常的)前列腺组织切片(下图)和癌症前列腺组织切片(上 图)中基因的翻译效率。
图44.来自原代组织的基因的翻译效率。该柱状图显示相对于癌症前 列腺组织，在健康前列腺组织中翻译调节(上调和下调)的mRNA靶标 的数目。
发明详述
I.介绍
本发明涉及使用来自生物样品的翻译谱表征潜在的治疗剂并且确认 治疗靶标的方法。在一些实施方案中，本发明的方法提供生物学途径(例 如，致癌性信号传导途径，如mTOR途径)下游翻译控制的mRNAs的 基因组范围的表征。产生的翻译谱可以用于鉴定调节生物学途径的药剂或 用于鉴定或确认用于治疗性干预的靶标。
II.定义
用于本文时，术语“翻译谱(translational profile)”是指在生物样品 中给定集合的基因中各个基因翻译(即，翻译水平)的蛋白量，一起表示 为给定集合的基因中一个或多个基因中的每一个的一组单个翻译率值、翻 译效率值或翻译率和翻译效率值二者。在一些实施方案中，翻译谱包括生 物样品中(例如，在细胞中)多个基因的翻译水平，例如，至少约2，3， 4，5，6，7，8，9，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，200， 300，400，500，600，700，800，900，1000，2000，3000，4000，5000， 6000，7000，8000，9000，10,000种基因或更多种的翻译水平，或样品中 所有基因的至少约1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，15％，20％，25％或更多的翻译水平。在一些实施方案中，翻译谱包括生 物样品中翻译水平的基因组范围的测量。在某些实施方案中，翻译谱是指 在生物样品中与关于给定集合的基因中每种基因的一个或多个核糖体缔 合的mRNA的量的定量测量(即，翻译率，效率，或二者)，其中核糖体 -缔合的mRNA的量与翻译的蛋白的量(即，翻译水平)相关。
用于本文时，“翻译率”或“翻译的比率”或“翻译比率”是指与至 少另一种基因或基因集合的mRNA的核糖体结合、缔合或占用的总计数 相比，具体的基因的mRNA的核糖体结合、缔合或占用的总计数，其中 总核糖体占用计数与蛋白合成水平相关。个体基因的翻译率的检验可以是 定量的或定性的，其将揭示翻译中的差异。在某些实施方案中，翻译率提供一个或多个基因、多个基因、或整个基因组的蛋白合成的测量。在具体 的实施方案中，翻译率是相对于由一个或多个其他基因或多个组的基因的 核糖体保护的mRNA片段的量，由特定的基因的核糖体保护的mRNA片 段的量。例如，由核糖体保护的mRNA片段可以对应5′-不翻译区的一部 分、编码区的一部分、剪接变体编码区的一部分或它们的组合。在其他实施方案中，翻译率是特定基因的一个、多个或所有mRNA变体的测量。 翻译率可以在单个组合物(例如，生物样品)中、不同组合物之间、或已 经分成至少两部分并且每个部分暴露于不同的条件的组合物之间对于一 个或多个选择的基因或多个组的基因而确定。
用于本文时，“mRNA水平”是指在组合物(例如生物样品)中特定 基因的mRNA或其部分的量、丰度或浓度。在某些实施方案中，mRNA 水平是指关于特定基因的mRNA的一种形式、多种形式或所有形式的计 数，所述形式包括前-mRNA、成熟的mRNA或其剪接变体。在具体的实 施方案中，一个或多个基因或多个组的基因的mRNA水平对应于特定基 因作图定位到5′-不翻译区、编码区、剪接变体编码区或它们的任意组合 的独特的mRNA序列或其部分的计数。
用于本文时，“翻译效率”或“翻译的效率”是指给定集合的基因中 特定基因的翻译率与特定基因的mRNA水平的比率。例如，基因X可以 在正常和患病组织中产生相等丰度的mRNA(即，相同的或类似的mRNA 水平)，但是在患病组织中所产生的蛋白X的量可能多于在正常组织中产 生的量。在这种情形中，关于基因X的信息在患病组织中比在正常组织 中更有效地翻译(即，在mRNA水平不增加前提下，增加的翻译率)。在 另一个实例中，与患病组织相比，基因Y可以在正常组织中产生一半的 mRNA水平，并且在正常组织中产生的蛋白Y的量是在患病组织中产生 的蛋白Y的量的一半。在该第二种情形中，关于基因Y的信息在正常和 患病组织中同等有效地翻译(即，在患病组织中翻译率的变化与mRNA 水平的增加成比例，并且因此，翻译效率不变)。换言之，基因X的表达 在翻译水平上改变，而基因Y在转录水平上改变。在某些情形中，mRNA 和蛋白的量都可能变化，以使mRNA丰度(转录)、翻译率、翻译效率或 它们的组合相对于特定的参照或标准而改变。
在某些实施方案中，可以通过测量特定基因的核糖体-缔合的mRNA 读数密度(即，翻译水平)与mRNA丰度读数密度(即，转录水平)的 比率而将翻译效率标准化(参见下述实施例部分中的实施例6)。用于本 文时，“读数密度”是特定基因的mRNA丰度和蛋白合成(例如，核糖体 谱分析读数)的测量，其中在相关样品中进行至少5，10，15，20，25， 50，100，150，175，200，225，250，300次读数或更多读数/独特的mRNA 或其部分，以获得关于一个或多个处理条件的单基因定量。在某些实施方 案中，在排除调控的基因后，可以将翻译效率依比例处理，以将中值基因 的翻译效率标准化或正常化为1.0(例如，在关于所有基因中值标准化后， log2倍数-变化±1.5)，其校正关于不同文库获得的测序读数绝对数的差异。在其他实施方案中，蛋白合成、mRNA丰度和翻译效率的变化类似计算 为不同样品之间读数密度的比率，并且标准化，以为中值基因提供1.0的 比率，其针对平均数标准化，针对对数值的平均数或中值标准化，等等。
用于本文时，“基因标记(gene signature)”或“基因簇”是指表现出 一般相关的、系统的、协调的、统一的、集合性的、一致的或标志性表达 模式或翻译效率的多个基因。在某些实施方案中，基因标记是一起包含生 物学途径的至少可检测或可鉴定的部分的多个基因(例如，2，3，4，5， 或更多个基因；包含4种基因的细胞侵入标记示例在图15中)，一起包含 与生物学途径相关的完整的基因集合的多个基因，或一起包含具有公认的 表达模式(例如，响应已知的药物或活性化合物；与疾病状态相关，所述 疾病状态如癌症、炎性疾病、自身免疫疾病、纤维化病症、神经变性疾病、 神经发育疾病、病毒感染)的一簇或一组独立的基因的多个基因。来自特 定基因标记的一个或多个基因可以是不同基因标记的一部分(例如，细胞 迁移途径可能与细胞粘附途径共有某种基因)-即，基因标记可以交叉或 重叠，但是每个标记仍然可以由其独特的翻译谱独立地定义。
用于本文时，术语“药剂”是指天然存在的或合成的任意分子，例如， 肽，蛋白，寡肽(例如，长度约5-约25个氨基酸，优选长度约10-20个 或12-18个氨基酸，优选长度为12、15或18个氨基酸)，小的有机分子 (例如，分子量小于约2500道尔顿，例如，小于2000、小于1000或小 于500道尔顿的有机分子)，环肽，肽模拟物，抗体，多糖，脂质，脂肪 酸，抑制性RNA(例如，siRNA或shRNA)，多核苷酸，寡核苷酸，适 体，药物化合物，或其他化合物。
术语“多肽”、“肽”和“蛋白”在本文可互换使用，指氨基酸残基的 聚合物。该术语适用于其中一个或多个氨基酸残基是相对应的天然存在的 氨基酸的人工化学模拟物的氨基酸聚合物，适用于天然存在的氨基酸聚合 物和非天然存在的氨基酸聚合物。
术语“氨基酸”是指天然存在的和合成的氨基酸，以及以与天然存在 的氨基酸以相似的方式作用的氨基酸类似物和氨基酸模拟物。天然存在的 氨基酸是由遗传密码编码的那些，以及后来修饰的那些氨基酸，例如，羟 脯氨酸，γ-羧基谷氨酸和O-磷酸丝氨酸。氨基酸类似物是指具有与天然 存在的氨基酸相同的基本化学结构(即，与氢、羧基基团、氨基基团和R 基团结合的α-碳)的化合物，例如，高丝氨酸，正亮氨酸，甲硫氨酸亚 砜，甲硫氨酸甲基锍。此类类似物具有修饰的R基团(例如，正亮氨酸) 或修饰的肽主链，但是保留与天然存在的氨基酸相同的基本化学结构。氨 基酸模拟物是指具有与氨基酸的通用化学结构不同的结构但是以与天然 氨基酸相似的方式作用的化学化合物。
“核酸”是指以单链或双链形式的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸和它 们的聚合物，及其组分。该术语包括包含已知的核苷酸类似物或修饰的主 链残基或键的核酸，其是合成的、天然存在和非天然存在的，其具有与参 比核酸相似的结合特性，并且其以与参比核酸相似的方式代谢。此类类似 物的实例包括，但不限于，硫代磷酸酯，氨基磷酸酯(phosphoramidates)， 磷酸甲酯，手性-磷酸甲酯，2′-O-甲基核糖核苷酸，和肽-核酸(PNAs)。
除非另外指明，具体的核酸序列还暗示包括其保守修饰的变体(例如， 简并密码子取代)、互补序列、剪接变体和编码蛋白的截短形式的核酸序 列，以及明确所示的序列。具体地，简并密码子取代可以通过这样的序列 而实现：其中一个或多个所选的(或所有)密码子的第三位用混合的碱基 和/或脱氧肌苷残基取代(Batzer等.，Nucleic Acid Res.，19：5081(1991)； Ohtsuka等.，J.Biol.Chem.，260：2605-2608(1985)；Rossolini等.，Mol.Cell. Probes，8：91-98(1994))。术语核酸与基因、cDNA、mRNA、shRNA、siRNA、 寡核苷酸和多核苷酸可互换使用。
术语“调节”或“调节剂”关于调节靶基因或信号传导途径的活性而 使用，是指增加(例如，激活，促进，增强，激动(agonizing)，致敏， 加强，或上调)或降低(例如，防止，阻断，灭活，延缓激活，脱敏，拮 抗，减弱，或下调)靶基因或信号传导途径的活性。在某些实施方案中， 调节剂在翻译水平(即，增加或降低翻译率或翻译效率或二者，如本文所 述)、在转录水平、或在翻译和转录两个水平上改变翻译谱。在一些实施 方案中，调节剂增加靶基因或信号传导途径的活性，例如，增加至少约 1-倍，1.5-倍，2-倍，2.5-倍，3-倍，3.5-倍，4-倍，4.5-倍，5-倍，6-倍， 7-倍，8-倍，9-倍，10-倍，15-倍，20-倍以上。在一些实施方案中，调节 剂降低靶基因或信号传导途径的活性，例如，降低至少约1-倍，1.5-倍， 2-倍，2.5-倍，3-倍，3.5-倍，4-倍，4.5-倍，5-倍，6-倍，7-倍，8-倍，9- 倍，10-倍，15-倍，20-倍以上。
“生物样品”包括血液和血液级分或产物(例如，血清、血浆、血小 板、红血细胞等)；痰或唾液；肾，肺，肝，心脏，脑，神经组织，甲状 腺，眼睛，骨骼肌，软骨，或骨骼组织；培养的细胞，例如，原代培养物， 外植体，和转化的细胞，干细胞，粪便，尿，等等。此类生物样品(例如， 疾病样品或正常样品)还包括组织切片，诸如活组织检查和尸体解剖样品， 为组织学目的采集的冷冻切片，和用于建模疾病或代表致病状态的细胞或 其他生物材料(例如，作为纤维化建模系统的TGF-β处理的成纤维细胞； 作为炎症建模系统的细胞的LPS处理，等等)。生物样品典型地从“受试 者”获得，即，真核生物体，最优选是哺乳动物，如灵长类动物，例如， 黑猩猩或人；牛；狗；猫；啮齿动物，例如，豚鼠，大鼠，或小鼠；兔； 或鸟；爬行动物；或鱼。
用于本文时，术语“施用”、“施用的”或“给药”是指将药剂或组合 物递送至需要的生物作用位点的方法。这些方法包括，但不限于，局部递 送，肠胃外递送，静脉内递送，经皮递送，皮内递送，经粘膜递送，肌内 递送，口服递送，鼻递送，结肠递送，直肠递送，鞘内递送，眼部递送， 耳递送，肠内递送，或腹膜内递送。可选的用于本文所述的药剂和方法的 给药技术包括，例如，在Goodman和Gilman，The Pharmacological Basis of Therapeutics(治疗剂的药理学基础)，当前版本；Pergamon；和 Remington′s，Pharmaceutical Sciences(雷明顿药典)(当前版本)，Mack Publishing Co.，Easton，Pa中讨论的那些。
用于本文时，术语“使正常化”或“使正常”或“正常化”是指将来 自受试者的生物样品(例如，来自患有疾病或病症的受试者的样品)中一 个或多个基因的翻译水平(即，翻译率和/或翻译效率)调节至更类似于、 更接近、或相当于所述一个或多个基因在对照样品(例如，来自未患病的 组织或受试者的生物样品)中的翻译水平。在某些实施方案中，正常化是 指一个或多个翻译调节剂或翻译系统组分将一个或多个基因在生物样品 (例如，患病的、异常的或其他生物学改变的病况)中的翻译效率调节为 或改变为更类似于、更接近或相当于所述一个或多个基因在未患病的或正 常的对照样品中的翻译效率的调节作用。在一些实施方案中，通过在将药 剂(例如，治疗剂或已知的活性药剂)施用给受试者之前和之后，确定一 个或多个基因在来自受试者的生物样品(例如，来自患有疾病或病况的受 试者的样品)中的翻译水平(即，翻译率和/或翻译效率)，并且将施用之 前和之后的翻译水平与在存在或不存在所述药剂条件下来自对照样品的 翻译水平进行比较，而评价正常化。示例性的评价与疾病或病症相关的翻 译谱的正常化的方法包括鉴定药剂，确认靶标或观察基因标记中的改变。 其他示例性的正常化方法可以用于评价在具体的病况、疾病或病症中的治 疗性干预。
用于本文时，术语“不可用药的靶标(undruggable target)”是指基因 或由基因编码的蛋白，对其使用药物化合物(例如，小分子或抗体)的靶 向治疗没有成功干预该基因或由该基因编码的蛋白的生物学功能。典型 地，不可用药的靶标是缺少对小分子的结合位点或小分子与其的结合不改 变生物学功能的蛋白(例如，核糖体蛋白)；是尽管具有小分子结合位点， 但是在实践中已证明成功靶向所述位点是难以处理的蛋白(例如， GTP/GDP蛋白)；或是由于结合位点与其他蛋白的紧密同源性而没有获得 小分子结合的选择性、并且小分子与这些其他蛋白的结合消除理论上与靶 蛋白结合可获得的治疗益处的蛋白(例如，蛋白磷酸酶)。由于多种原因， 诸如靶标的细胞内定位，靶标抗原性的掩蔽(例如，由于用碳水化合物修 饰或其他掩蔽修饰)或通过竞争逃逸(例如，通过脱落或释放诱饵分子)， 靶标可能对基于抗体的治疗剂是不可用药的。
在本说明书中，任意的浓度范围、百分数范围、比率范围或整数范围 应该理解为包括在所引用的范围内的任意整数的值，并且，在适当的时候， 包括其分数(诸如整数的十分之一和百分之一)，除非另外指明。此外， 本文引用的涉及任意物理特征(诸如聚合物亚单位、尺寸或厚度)的任何 数字范围应该理解为包括所引用的范围内的任意整数，除非另外指明。用 于本文时，术语“约”意指所示范围、数值或结构的±20％，除非另外指 明。应该理解，术语“一个”(″a″和″an″)用在本文中是指“一个或多个” 所列举的组分。选择(例如，″或″)的使用应该理解为意指所述选择中的 任一个、二者或它们的任意组合。用于本文时，术语“包括”和“包含” 同义使用，该术语和其变体旨在解释为非限制性的。
另外的定义在整个该公开内容中进行描述。
III.翻译谱分析(Translational Profiling)
在一方面中，本发明涉及翻译谱的产生和分析。翻译谱提供关于在生 物样品(例如，细胞)中翻译的基因的性质和/或在生物样品中给定集合 的基因中每个基因翻译的蛋白的量(即，以翻译率、翻译效率或二者的翻 译水平)的信息，由此提供关于在所述生物样品中翻译景观(landscape) 的信息。在某些实施方案中，翻译谱是生物标记，或包含对于特定的样品 或条件的一个或多个生物标记基因。
在某些实施方案中，翻译谱包含一个或多个生物学意义的基因的分组 或基因簇，称为“基因标记(gene signatures)”。例如，翻译谱可以包含 多个基因标记(例如，2，3，4，5，6，7，8，9，10或更多个)。在其他 实施方案中，翻译谱包含与一个或多个另外的不与所述基因标记相关或不 是所述基因标记的一部分的基因组合的一个或多个基因标记。在任意前述 实施方案中，特定的基因、基因标记、基因组、基因标记的组或它们的任 意组合包含生物标记。在某些实施方案中，翻译谱包含一个或多个基因标 记或基因簇，其中所述一个或多个基因标记或基因簇单独地或以特定的组 合是生物标记。
一个或多个基因在一种(例如，第一)翻译谱中的表达模式可以被药 剂、化合物、分子、药物等改变。在一些情形中，测试药剂、化合物、分 子、药物等可以模拟已知在细胞或受试者中具有特定功能或诱导特定的生 物效应或表型变化的活性化合物的作用。在某些实施方案中，测试药剂、 化合物、分子、药物等通过在翻译谱中引起与由已知活性化合物诱导的翻 译谱相当或相似的改变被鉴定为所述已知活性化合物的模拟物。在某些实 施方案中，已知的活性化合物引起与正常更相当或相似的翻译谱。在其他 实施方案中，已知的活性化合物引起与需要的表型或作用(如坏死、凋亡 等)更相当或相似的翻译谱。
在一些实施方案中，翻译谱包含多个基因在生物样品中的翻译水平， 例如，至少2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16， 17，18，19，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，150， 200，250，300，350，400，450，500，550，600，650，700，750，800， 850，900，950，1000，1500，2000，2500，3000，3500，4000，4500， 5000，5500，6000，6500，7000，7500，8000，8500，9000，9500，10,000 种基因或更多种的翻译水平。在一些实施方案中，翻译谱包含关于一个或 多个生物学途径的一个或多个基因在生物样品中的翻译水平(例如，诸如 蛋白合成、细胞侵入/转移、细胞分裂、凋亡途径、信号转导、细胞转运、 翻译后蛋白修饰、DNA修复和DNA甲基化途径的途径)。在一些实施方 案中，翻译谱包含关于基因组的子集的翻译水平，例如，基因组的约1％， 2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％， 15％，16％，17％，18％，19％，20％，25％，30％，35％，40％，45％， 50％或更多的翻译水平。在一些实施方案中，翻译谱包含翻译水平的基因 组范围的测量。
A.生物样品
在一些实施方案中，生物样品包括细胞。在一些实施方案中，细胞来 源于组织或器官(例如，前列腺，乳腺，肾，肺，肝，心脏，脑，神经组 织，甲状腺，眼睛，骨骼肌，软骨，皮肤或骨骼组织)。在一些实施方案 中，细胞来源于生物流体，例如，血液(例如，红细胞)，淋巴(例如，单 核细胞，巨噬细胞，嗜中性粒细胞，嗜酸性粒细胞，嗜碱性粒细胞，肥大 细胞，T细胞，B细胞，和/或NK细胞)，血清，尿，汗，泪液或唾液。 在一些实施方案中，细胞来源于活组织检查(例如，皮肤活组织检查，肌 肉活组织检查，骨髓活组织检查，肝活组织检查，胃肠活组织检查，肺活 组织检查，神经系统活组织检查或淋巴结活组织检查)。在一些实施方案中，细胞来源于培养的细胞(例如，原代细胞培养物)或细胞系(例如， PC3，HEK293T，NIH3T3，Jurkat或Ramos)。在一些实施方案中，细胞 是干细胞或来源于(例如，分化于)干细胞。在一些实施方案中，所述细 胞是癌症干细胞。
在一些实施方案中，生物样品包括癌症细胞(例如，获自癌症或来源 于癌症的细胞)。在一些实施方案中，所述癌症是前列腺癌，乳腺癌，膀 胱癌，泌尿生殖器癌，肺癌，肾细胞癌，子宫内膜癌，黑素瘤，卵巢癌， 甲状腺癌或脑癌。在一些实施方案中，所述癌症是转移的癌症。
在一些实施方案中，生物样品来自人受试者。在一些实施方案中，生 物样品来自非人动物(例如，黑猩猩，狗，猫，猪，小鼠，大鼠，绵羊， 山羊或马)，鸟类(例如，鸽子，企鹅，鹰，鸡，鸭或鹅)，爬行动物(例 如，蛇，蜥蜴，鳄鱼或龟)，两栖动物(例如，青蛙，蟾蜍，蝾螈，蚓螈或 水螈)，或鱼类(例如，鲨鱼，大麻哈鱼，鲑鱼或鲟鱼)。
B.产生翻译谱
多种用于定量给定集合的基因的翻译水平并且产生翻译谱的技术在 本领域中是已知的，并且可以按照本发明的方式进行使用。这些技术包括， 但不限于，核糖体谱分析，多核糖体微阵列，免疫测定，和质谱分析，每 一种在下文详细描述。
核糖体谱分析(Ribosomal Profiling)
在一些实施方案中，一个或多个翻译谱通过核糖体谱分析产生。核糖 体谱分析提供样品中翻译水平的定量评估，并且可以用来在基因组范围级 别上测量翻译水平。通常，核糖体谱分析鉴定和/或测量与核糖体缔合的 mRNA。核糖体足迹用来测量关于给定的mRNA的核糖体占据的密度， 并且鉴定活性核糖体在mRNA上的位置。使用核酸酶消化，可以通过分 析由核糖体保护的大约30个核苷酸的区域而确定核糖体位置和翻译的信 息。在一些实施方案中，通过高通量测序方法分析并定量核糖体-保护的 mRNA片段。例如，在一些实施方案中，所保护的片段通过微阵列分析。 在一些实施方案中，所保护的片段通过深入测序分析；例如，参见Bentley 等.，Nature 456：53-59(2008)。例如，核糖体谱分析记述在US2010/0120625； Ingolia等.，Science 324：218-223(2009)；和Ingolia等.，Nat Protoc 7：1534-1550(2012)中；它们分别通过引用完全结合在本文中。
核糖体谱分析可以包括用于检测被至少一种核糖体结合的多个RNA 分子的方法，其中所述多个RNA分子与核糖体缔合。在一些实施方案中， 核糖体谱分析是例如来自多核糖体的一组核糖体。在一些实施方案中，核 糖体谱分析来自来源于相同的细胞或细胞群体的一组核糖体。例如，在一 些实施方案中，可以确定肿瘤样品的核糖体谱分析。
在一些实施方案中，核糖体谱分析包括检测多种与至少一种核糖体结 合的RNA分子，其通过下述检测：(a)使所述多种RNA分子与酶降解剂 (enzymatic degradant)或化学降解剂接触，由此形成多个RNA片段，其 中每个RNA片段包含由核糖体保护免受酶降解剂或化学降解剂的RNA 部分，所述RNA部分与核糖体结合；(b)扩增所述RNA片段，以形成可 检测数量的扩增的核酸片段；并且(c)检测所述可检测数量的扩增的核酸 片段，由此检测与至少一种核糖体结合的所述多种RNA分子。
在一些实施方案中，通过深入测序检测和/或分析核酸片段(例如， mRNA片段)。深入测序允许同时测序多种片段，例如，同时测序至少500、 1000、1500、2000种片段或更多种片段。在典型的深入测序流程中，核 酸(例如，mRNA片段)与反应平台(例如，流式细胞，微阵列等)连接。 所连接的DNA分子可以在原位扩增，并且用作模板使用可检测的标记(例 如，荧光可逆终止子脱氧核糖核苷酸)进行合成测序(即，通过合成测序)。 代表性的可逆终止子脱氧核糖核苷酸可以包括腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和 胸腺嘧啶的3′-O-叠氮甲基-2′-脱氧核苷三磷酸酯，分别用任选地通过接头 连接的不同的可识别的且可去除的荧光团标记。当使用荧光标记时，在每 个掺入循环后，可以通过激发(例如，激光-诱导的激发)荧光团和得到 的固定生长的双链体核酸的成像来确定插入的碱基的性质。荧光团，和任 选地接头，可以通过本领域已知的方法去除，由此产生容易用于下一个核 苷酸添加循环的3′羟基基团。在一些实施方案中，通过US 2010/0120625 中所述的测序方法检测和/或分析核糖体-保护的mRNA片段，US 2010/0120625通过引用完全结合在本文中。
多核糖体微阵列
在一些实施方案中，通过多核糖体微阵列产生一个或多个翻译谱。在 多核糖体微阵列中，基于缔合的核糖体的数目分离并分开mRNA。汇集 与一些核糖体缔合的mRNA的级分，以形成翻译活性汇集物，并且与细 胞质mRNA水平进行比较。例如，多核糖体微阵列方法记述在Melamed 和Arava，Methods in Enzymology，431：177-201(2007)；和Larsson和Nadon， Biotech and Genet Eng Rev，25：77-92(2008)中；它们分别通过引用完全结 合在本文中。
在一些实施方案中，汇集来自生物样品的具有与多个核糖体(例如， 3，4，5，10个或更多个核糖体)缔合的mRNA的多核糖体级分，并将 RNA分离并标记。将来自翻译活性汇集物的RNA样品与具有对照RNA 样品(例如，未分级的RNA样品)的微阵列杂交。对于微阵列中的每种 基因产生多核糖体：游离RNA的比率，以确定关于所述基因中的每一个 的核糖体缔合的相对水平。
免疫测定
在一些实施方案中，通过免疫测定产生一个或多个翻译谱。免疫测定 技术和流程通常记述在Price和Newman，″Principles and Practice of Immunoassay(免疫测定原理和实践)，″第2版，Grove′s Dictionaries，1997； 和Gosling，“Immunoassays：A PracticalApproach(免疫测定：实践方法)，” Oxford University Press，2000中。可以使用多种免疫测定技术，包括竞争 性和非竞争性免疫测定。例如，参见Self等.，Curr.Opin.Biotechnol.， 7：60-65(1996)。术语免疫测定包括下述技术：包括，但不限于，酶免疫 测定(EIA)，如酶多种免疫测定技术(EMIT)，酶联免疫吸附测定(ELISA)， IgM抗体捕获ELISA(MAC ELISA)和微粒酶免疫测定(MEIA)；毛细管电 泳免疫测定(CEIA)；放射免疫测定(RIA)；免疫放射测定(IRMA)；荧光偏 振免疫测定(FPIA)；和化学发光测定(CL)。如果需要，此类免疫测定可以 是自动化的。免疫测定还可以与激光诱导的荧光联合使用。例如，参见 Schmalzing等.，Electrophoresis，18：2184-93(1997)；Bao，J.Chromatogr.B.Biomed.Sci.，699：463-80(1997)。
在本文所述的测定中可以使用可检测的结构部分。可以使用宽泛种类 的可检测的结构部分，标记的选择基于所需要的灵敏性，与抗体缀合的容 易性，稳定性需要，和可用的仪器以及配置供应。适当的可检测的结构部 分包括，但不限于，放射性核素，荧光染料(例如，荧光素，荧光素异硫 氰酸酯(FITC)，Oregon GreenTM，若丹明，Texas red，四若丹明异硫氰酸 酯(tetrarhodimine isothiocynate)(TRITC)，Cy3，Cy5等)，荧光标记(例 如，绿色荧光蛋白(GFP)，藻红蛋白等)，由肿瘤相关蛋白酶激活的白淬灭 的荧光化合物，酶(例如，荧光素酶，辣根过氧化物酶，碱性磷酸酶等)， 纳米颗粒，生物素，洋地黄毒苷等。
可用的物理形式包括具有多个离散的、可编址的用于检测多个不同序 列的位置的表面。此类形式包括微阵列和某些毛细管装置。例如，参见 Ng等.，J.Cell Mol.Med.，6：329-340(2002)；美国专利号6,019,944。在 这些实施方案中，每个离散的表面位置可以包含抗体，以在每个位置固定 一个或多个用于检测的序列。表面可以备选地包含一个或多个固定在表面 离散位置上的离散的颗粒(例如，微粒或纳米颗粒)，其中所述微粒包含 抗体，以固定一个或多种用于检测的序列。其他可用的物理形式包括棒， 孔，海绵等。
可以在多种物理形式中进行分析。例如，使用微量滴定板或自动化可 以用来促进大量样品的处理(例如，用于确定100，500，1000，5000， 10,000种基因或更多种的翻译水平)。
质谱分析
在一些实施方案中，通过质谱分析产生一个或多个翻译谱。质谱法 (″MS″)通常涉及将分析物(例如，翻译的蛋白或其部分)电离，以产生带 电荷的分析物，并且测量所述分析物的质荷比。在所述方法过程中，将包 含分析物的样品上样到MS仪器中并且进行汽化。然后，通过多种方法中 的一种将样品的组分电离。
作为一个非限制性的实例，在电喷射-MS(ESI)过程中，先将分析物 溶解在液体气溶胶小滴中。在高电磁场和升高的温度和/或施加干燥气体 的影响下，小滴带电荷，并且液体基质蒸发。在所有液体基质蒸发后，电 荷保持集中在转移到质谱仪中的分析物分子上。在基质辅助的激光解吸电 离(matrix assisted laser desorption ionization(MALDI))中，用激光束辐 照分析物和基质的混合物。这导致基质物质的局部电离和分析物与基质的解吸。据信分析物的电离通过在气相中电荷从基质物质转移而发生。关于 ESI和MALDI的详细描述，例如，参见Mano N等.Anal.Sciences 19(1) (2003)3-14。关于解吸电喷射电离(DESI)的描述，参见eTakats Z 等.Science306(5695)(2004)471-473。还参见Karas，M.；Hillencamp，F.Anal. Chem.60：2301 1988)；Beavis，R.C.Org.Mass Spec.27：653(1992)；和 Creel，H.S.Trends Poly.Sci.1(11)：336(1993)。
然后，电离的样品组分在质量分析仪中按照其质荷比分离。用于 LC/MS的不同的质量分析仪的实例包括，但不限于，单四极，三联四极， 离子阱，TOF(飞行时间)和四极-飞行时间(Q-TOF)。
例如，在Mann等.，Annu.Rev.Biochem.70：437-73(2001)中还描述了 MS用于分析蛋白的应用。
C.差异性翻译谱
来自一个(例如，第一)翻译谱的一个或多个基因、基因标记或它们 的组合的表达模式可能与在来自一个或多个不同的(例如，第二、第三等) 翻译谱的一个或多个基因、基因标记或它们的组合中观察到的表达模式不 同。在所述情形中，在谱之间表现出不同表达模式的一个或多个基因、基 因标记或它们的组合被认为是差异性翻译的。用于本文时，短语“差异性 翻译的”是指一个基因、多个基因、一组目的基因(称为“基因标记”或 “基因标记组”)、一个或多个基因簇或一个或多个基因标记在特定条件下 的翻译率、翻译效率或二者与该基因、多个基因、基因标记组、基因簇、 或基因标记在观察作为表达模式不同的不同条件下的翻译率、翻译效率或 二者相比的变化或区别(例如，增加，减少或它们的组合)。例如，患病 细胞的翻译谱可以揭示一个或多个基因具有比在正常细胞中观察到的更 高的翻译率和/或效率(例如，更高的mRNA核糖体结合或更高的蛋白丰 度)。在一些实施方案中，与一个或多个其他翻译谱相比，一个或多个基 因标记，基因簇或基因标记组在第一翻译谱中差异性翻译。在其他实施方 案中，与一个或多个基因在至少一个其他不同的(例如，第二、第三等) 翻译谱中相比，所述一个或多个基因、基因标记、基因簇或基因标记组在 第一翻译谱中显示至少两倍的差异性翻译或至少1.1log2变化(即，增加 或减少)。
在一些实施方案中，产生两个或更多个翻译谱，并且彼此比较以确定 在这两种或更多种翻译谱之间关于给定集合的基因中的每种基因的差别 (即，翻译水平，如翻译率和/或翻译效率的增加和/或减少)。所述两个 或更多个翻译谱之间的比较称为“差异性翻译谱”。在某些实施方案中， 差异性翻译谱包括一个或多个基因、基因标记(例如，生物或疾病-相关 的途径)或它们的组合。在某些其他实施方案中，差异性翻译谱包括一个 或多个具有已认识的表达模式的独立的基因的簇或组，所述模式诸如致癌 性信号传导途径，炎性疾病-相关的途径，自身免疫疾病-相关的途径，神 经变性疾病-相关的途径，神经认知功能障碍-相关的途径，纤维化病症- 相关的途径，代谢疾病-相关的模式等。
在一些实施方案中，提供鉴定与疾病相关的基因标记的方法。在一些 实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自疾病样品的多个基因的第一翻译谱；
(b)确定来自对照的非疾病的(例如，正常的)样品的多个基因的第 二翻译谱；
(c)鉴定在所述第一和第二翻译谱之间的差异性翻译谱；并且
(d)当与已知的治疗剂接触的疾病样品具有的关于在所述差异性翻 译谱中发现基因簇或一个或多个生物学途径的某些基因的翻译谱更接近 该基因在所述第二翻译谱中的翻译谱时，鉴定与疾病相关的一个或多个基 因标记。
为鉴定与疾病相关的基因标记产生的翻译谱可以按照本文所述的任 一种方法产生。在一些实施方案中，翻译谱通过核糖体谱分析、多核糖体 微阵列、免疫测定或它们的组合产生。在某些实施方案中，翻译谱通过核 糖体谱分析产生。在一些实施方案中，疾病样品来自患有或怀疑患有癌症、 炎性疾病、自身免疫疾病、纤维化病症、神经变性疾病、神经发育疾病、 代谢疾病、病毒感染或心肌病的受试者。
在一些实施方案中，差异性的翻译谱将第一翻译谱与第二翻译谱进行 比较，其中所述第一翻译谱包含关于实验生物样品或受试者的基因翻译水 平，其中所述实验生物样品或受试者已经与本文所述的药剂(例如，肽， 蛋白，RNA，药物分子，或小的有机分子)接触，所述第二翻译谱包含 关于对照生物样品或受试者(例如，没有与所述药剂接触的相同类型的对 应的生物样品或受试者)的基因翻译水平。
在一些实施方案中，差异性翻译谱将第一翻译谱与第二翻译谱进行比 较，其中所述第一翻译谱包含关于实验生物样品的基因翻译水平，其中所 述实验生物样品来自具有未知的疾病状态(例如，癌症)或未知的针对治 疗剂的响应性的受试者，所述第二翻译谱包含关于对照生物样品(例如， 来自已知对疾病状态(例如，癌症)是阳性的受试者或是已知的针对所述 治疗剂的响应者的受试者或来自未患病的受试者或组织)的基因翻译水 平。
在一些实施方案中，差异性谱关于第一和第二翻译谱中的每一个产 生，例如，以比较在存在或不存在病况，或在施用药剂之前和之后，与所 述第二翻译谱(例如，来自对照受试者或样品的翻译谱)相比，关于所述 第一翻译谱(例如，来自实验受试者或样品的翻译谱)的一个或多个基因 的翻译水平中的差异。例如，在一些实施方案中，差异性谱在施用治疗 剂之前和之后关于实验受试者或样品(例如，患有癌症的受试者)并且在 施用治疗剂之前和之后关于对照受试者或样品(例如，已知是针对所述治 疗剂的响应者的受试者，或未患病的(正常)受试者或样品)产生。将关 于所述第一翻译谱(来自实验受试者或样品)的第一差异性谱与关于所述 第二翻译谱(来自对照受试者或样品)的第二差异性谱相比较，以确定与 所述第二差异性谱相比，关于所述第一差异性谱的一个或多个基因的翻译 水平中的相似性。基于所述差异性谱之间的相似性(例如，所述差异性谱 是否高度相似或相当，或者在所述第一差异性谱中关于一个或多个基因的 翻译水平是否大致与所述一个或多个基因在所述第二差异性谱中的翻译 水平相等)，可以确定所述实验受试者或对照是否可能响应所述治疗剂。
在某些实施方案中，基因或翻译谱之间的差异性翻译可以涉及或导致 生物学(例如，表型、生理学、临床、治疗性、预防性)益处。例如，当 鉴定治疗剂，确认靶标或治疗受试者时，“生物学益处”意指对翻译率和/ 或翻译效率的作用或对翻译谱的一个或多个基因的翻译率和/或翻译效率 的作用允许对受试者(例如，人或非人哺乳动物，诸如灵长类动物，马， 狗，小鼠，大鼠)的疾病、病症或病况的干预或管理。通常，一个或多个 差异性翻译或差异性翻译谱表示“生物学益处”将以这样的形式存在，例 如，改善的临床结果；减少的或减轻的与疾病相关的症状；减少的症状发 生；提高的生活质量；更久的无疾病状态；疾病程度减弱；疾病状态稳定； 疾病进展延缓；好转；存活；或延长的存活。在某些实施方案中，生物学 益处包括差异性翻译谱的正常化，或包括翻译谱中向更接近或相当于由已 知的活性化合物或治疗剂诱导的翻译谱的翻译谱的转化，或包括诱导、刺 激或促进需要的表型或结果(例如，凋亡、坏死、细胞毒性)，或减少、 抑制或防止不需要的表型或结果(例如，增殖、迁移)。
IV.鉴定调节翻译的药剂的方法
在一方面中，本发明涉及鉴定调节生物样品中生物学途径(例如，致 癌性信号传导途径)中的翻译的药剂。在一些实施方案中，本发明涉及鉴 定抑制、拮抗或下调生物学途径(例如，致癌性信号传导途径)或疾病中 的翻译的药剂的方法。在一些实施方案中，本发明涉及鉴定调节，即，强 化、激动、抑制或上调生物学途径(例如，致癌性信号传导途径)或疾病 中的翻译的药剂的方法。
A.用于鉴定调节翻译的药剂的翻译谱
在一些实施方案中，鉴定调节疾病中的翻译的药剂的方法包括：
(a)确定来自与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第一翻译谱；
(b)确定来自没有与所述药剂接触的对照疾病样品的多个基因的第 二翻译谱；并且
(c)当与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因、一个或多个基因标 记或它们的组合在所述第一翻译谱中差异性翻译时，并且当所述差异性分 宜导致生物学益处时，将所述药剂鉴定为疾病中翻译的调节剂。
为了鉴定调节疾病中的翻译的药剂产生的第二翻译谱可以按照本文 所述的任一种方法产生。在一些实施方案中，第二翻译谱通过核糖体谱分 析、多核糖体微阵列、免疫测定或它们的组合产生。在某些实施方案中， 第二翻译谱通过核糖体谱分析产生。
在一些实施方案中，第二翻译谱包括生物样品中关于至少2，3，4， 5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，25， 30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，150，200，250，300，350， 400，450，500，550，600，650，700，750，800，850，900，950，1000， 1500，2000，2500，3000，3500，4000，4500，5000，5500，6000，6500， 7000，7500，8000，8500，9000，9500，10,000种基因或更多种的翻译效 率、翻译率或它们的组合。在一些实施方案中，第一或第二翻译谱或二者 都包括生物样品中关于所有基因的至少约1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％， 19％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％或更多的翻译效率。翻 译率或它们的组合。在一些实施方案中，第二翻译谱包括基因翻译水平的 基因组范围的测量。
在一些实施方案中，当与所述第二翻译谱(例如，未处理的疾病样品) 相比，一个或多个生物学途径的一个或多个基因、基因标记或它们的组合 在所述第一翻译谱(例如，处理的疾病样品)中至少1.5-倍或至少2-倍(例 如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少2.5-倍，至少3-倍，至少3.5-倍，至少 4-倍，至少4.5-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少 9-倍，至少10-倍或更多)差异性翻译时，鉴定调节疾病中的翻译的药剂适 合应用。在一些实施方案中，当与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译 谱中关于一个或多个生物学途径的一个或多个基因、基因标记或它们的组 合的翻译率、翻译效率或二者减少至少1.5-倍或至少2-倍(例如，至少1.5- 倍，至少2-倍，至少2.5-倍，至少3-倍，至少3.5-倍，至少4-倍，至少 4.5-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少 10-倍或更多)时，鉴定调节疾病中的翻译的药剂适合应用。在一些实施方 案中，当关于所述第二翻译谱，在所述第一翻译谱中关于一个或多个生物 学途径的一个或多个基因、基因标记或它们的组合的翻译率、翻译效率或 二者增加至少1.5-倍或至少2-倍(例如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少2.5- 倍，至少3-倍，至少3.5-倍，至少4-倍，至少4.5-倍，至少5-倍，至少 6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多)时，鉴定调节 疾病中的翻译的药剂适合应用。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中， 基因组中少于约20％的基因至少1.5-倍或至少2-倍差异性翻译。在一些实 施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，基因组中少于 约5％的基因至少1.5-倍或至少2-倍差异性翻译。在一些实施方案中，与 所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，基因组中少于约1％的基因 至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍或至少5-倍差异性翻译。 在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，基因 组中少于约1％的基因至少3-倍差异性翻译。在一些实施方案中，与所述 第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，基因组中少于约1％的基因至少 5-倍差异性翻译。
在一些实施方案中，所述差异性翻译的基因包括一个或多个生物学途 径，诸如至少两个或至少三个生物学途径。在某些实施方案中，所述一个 或多个差异性翻译的基因包括多个基因，并且任选地，所述多种差异性翻 译的基因可以包括一个或多个基因标记。在其他实施方案中，所述一个或 多个基因至少两倍以上差异性翻译。在其他实施方案中，每个翻译谱包括 至少100种基因，至少200种基因，至少300种基因，至少400种基因， 至少500种基因，或每个翻译谱包括基因组范围的翻译谱。例如，与未处 理的疾病样品的翻译谱相比，基因组中少于约25％，约20％，约15％， 约10％，约5％，约4％，约3％，约2％或约1％的基因在来自用候选 药剂处理的疾病样品的翻译谱中差异性翻译。
疾病样品可以获自任何患有感兴趣的疾病的受试者，以鉴定影响所述 样品中的翻译谱的药剂。在某些实施方案中，受试者患有或怀疑患有疾病， 诸如癌症，炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经 发育疾病，代谢疾病，病毒感染，或心肌病。
B.用于鉴定调节致癌性信号传导途径的药剂的翻译谱
在一些实施方案中，鉴定调节致癌性信号传导途径的药剂的方法包 括：
(a)使生物样品与药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述第一翻译谱 包括关于一个或多个具有5′端寡嘧啶片段(5′TOP)和/或富含嘧啶的翻译 元件(PRTE)的基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因在没有与所 述药剂接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱进行比较；
其中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中所述一个或多个 基因翻译水平的差异将所述药剂鉴定为所述致癌性信号传导途径的调节 剂。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中具 有不同的翻译水平的基因是具有5′端寡嘧啶片段(5′TOP)序列的基因。5′ TOP序列是在mRNA的5′不翻译区(5′UTR)存在的序列。该元件由在帽 位点的胞苷残基接着不间断的多至13个嘧啶的片段组成。具有5′TOP序 列的基因的非限制性实例显示在下表1中。在一些实施方案中，比较关于 选自表1中列出的基因的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13， 14，15，16，17，18，19，20种或更多个基因的所述第一翻译谱和所述 第二翻译谱的翻译水平。
表1.具有5′TOP序列的翻译调节的mTOR-响应性基因
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中具 有不同的翻译水平的基因是具有富含嘧啶的翻译元件(PRTE)的基因。该 元件由在其第6位的不变的尿苷组成，并且不位于5′UTR的+1位。例如， 见图7(c)。具有PRTE序列的基因的非限制性的实例显示在下表2中。在 一些实施方案中，比较关于选自表2中列出的基因的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20种或更多个基 因的所述第一翻译谱和所述第二翻译谱的翻译水平。
表2.具有PRTE序列的翻译调节的mTOR-响应性基因
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中具 有不同的翻译水平的基因是具有5′TOP序列和PRTE序列二者的基因。 具有5′TOP序列和PRTE序列二者的基因的非限制性的实例显示在下表 3中。在一些实施方案中，比较关于选自表3中列出的基因的1，2，3，4， 5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20种或更 多个基因的所述第一翻译谱和所述第二翻译谱的翻译水平。
表3.在具有5′TOP和PRTE二者的翻译调节的mTOR-响应性基因中 5′TOP和PRTE的基因组位置
在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)使生物样品与药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述翻译谱包括 一个或多个选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组的基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因在没有与所 述药剂接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱进行比较；
其中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中所述一个或多个 基因翻译水平的差异将所述药剂鉴定为所述致癌性信号传导途径的调节 剂。
在一些实施方案中，比较关于选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组的 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18， 19，20种或更多个基因的所述第一翻译谱和所述第二翻译谱的翻译水平。 SEQ ID NOs：1-144在下表4中列出。
表4.翻译调节的mTOR-响应性基因
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包含在功能上分类为 蛋白合成基因、细胞侵入/转移基因、代谢基因、信号转导基因、细胞转 运基因、翻译后修饰基因、RNA合成和加工基因、细胞增殖调节基因、 发育基因、凋亡基因、DNA修复基因、DNA甲基化基因或氨基酸生物合 成基因的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10种或更多个基因。在一些实施 方案中，所述第一和/或第二翻译谱包含来自两个、三个、四个、五个或 更多个这些基因功能分类中的每一个的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10 种或更多个基因。在一些实施方案中，第一和/或第二翻译谱包含在功能 上分类为细胞侵入或转移基因的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10种或更 多个基因。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包含细胞侵入/ 转移基因YB1、波形蛋白、MTA1和CD44中的一个或多个。在一些实 施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包含YB1，波形蛋白，MTA1和 CD44。
在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)使生物样品与药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述翻译谱包括 关于基因组实质部分的基因翻译水平的测量；
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述基因组实质部分在没有与所 述药剂接触的对照样品中的基因翻译水平(一个或多个基因的翻译水平) 的测量的第二翻译谱进行比较；
(d)在所述第一翻译谱中，鉴定与所述第二翻译谱中多个基因的翻译 水平相比具有降低的翻译水平的多个基因；并且
(e)关于在步骤(d)中鉴定的所述多个基因，确定在所述基因的不翻译 区(UTRs)是否存由在步骤(d)中鉴定的所述多个基因的至少10％所共享的 共同的共有序列和/或调节元件；
其中与所述第二翻译谱相比，在所述共享共同的共有序列和/或UTR 调节元件的基因的至少10％中的翻译水平的降低将所述药剂鉴定为致癌 性信号传导途径的抑制剂。
用于本文时，关于生物样品的术语“基因组的实质性部分”可以指在 所述生物样品中被测量的基因的经验数目或指在所述生物样品中被测量 的基因组中的基因的百分数。在一些实施方案中，基因组的实质性部分包 括至少500种基因，例如，至少500，600，700，800，900，1000，2000， 3000，4000，5000，6000，7000，8000，9000，10,000，11,000，12,000， 13,000，14,000或15,000种基因或更多种。在一些实施方案中，基因组的 实质性部分包括所述生物样品的基因组中所有基因的至少约0.01％，至少 约0.05％，至少约0.1％，至少约0.5％，至少约1％，至少约2％，至少约 3％，至少约4％，至少约5％，至少约6％，至少约7％，至少约8％，至 少约9％，至少约10％，至少约11％，至少约12％，至少约13％，至少约14％，至少约15％，至少约16％，至少约17％，至少约18％，至少约19％， 至少约20％，至少约25％，至少约30％，至少约35％，至少约40％，至 少约45％或至少约50％。
在一些实施方案中，被调控的致癌性信号传导途径是雷帕霉素的哺乳 动物靶标(mTOR)途径、P13K途径、AKT途径、Ras途径、Myc途径、 Wnt途径或BRAF途径。在一些实施方案中，被调控的致癌性信号传导 途径是mTOR途径。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中关 于所述一个或多个基因的翻译水平存在至少1.5-倍或至少2-倍(例如，至 少1.5-倍，至少2-倍，至少2.5-倍，至少3-倍，至少3.5-倍，至少4-倍， 至少4.5-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍， 至少10-倍)的差异或更多的差异。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱 相比，在所述第一翻译谱中关于1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11， 12，13，14，15，16，17，18，19，20，30，40，50，60，70，80，90， 100种或更多个基因的翻译水平存在至少1.5-倍或至少2-倍的差异。在一 些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因的翻译水平在所述第一翻译谱中减少。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，一个 或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平减少至少1.5-倍，至少2-倍， 至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至 少8-倍，至少10-倍或更多倍。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相 比，一个或多个基因的翻译水平在所述第一翻译谱中增加。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻 译水平增加至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍， 至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多倍。在一 些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因的翻译水平在所 述第一翻译谱中减少(例如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少 4-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10- 倍或更多)，而另一个或多个基因的翻译水平在所述第一翻译谱中增加(例 如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍，至少6- 倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多)。
C.药剂
在一些实施方案中，可以按照本发明的方法使用的药剂是肽、蛋白、 寡肽、环肽、肽模拟物、抗体、多糖、脂质、脂肪酸、抑制性RNA(例如， siRNA，miRNA或shRNA)、多核苷酸、寡核苷酸、适体、小的有机分子 或药物化合物。所述药剂可以是合成的或天然存在的。
在一些实施方案中，所述药剂作用为翻译机制的特异性调节剂或作用 为翻译机制的组分，其改变细胞中蛋白翻译的程序(例如，小分子抑制剂 或抑制性RNA)。在一些实施方案中，所述药剂结合在蛋白的活性位点上 (例如，mTOR的ATP位点抑制剂)。
在一些实施方案中，使用多种药剂(例如，2，3，4，5种以上药剂)。 在一些实施方案中，多种药剂顺序地施用给受试者或与生物样品接触。在 一些实施方案中，多种药剂同时施用给受试者或与生物样品接触。
本文所述的药剂可以以不同的浓度使用，在一些实施方案中，药剂以 已知或预测是治疗性剂量的浓度施用给受试者或与生物样品接触。在一些 实施方案中，药剂以已知或预测是亚治疗性剂量(sub-therapeutic dose) 的浓度施用给受试者或与生物样品接触。在一些实施方案中，药剂以低于 典型地施用给生物体或应用至样品的浓度的浓度施用给受试者或与生物 样品接触，例如，以比典型地施用给生物体或应用至样品的浓度少2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80， 90或100倍的浓度施用给受试者或与生物样品接触。
在一些实施方案中，药剂可以从药剂的文库鉴定。在一些实施方案中， 药剂文库包括至少约5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，60，70， 80，90，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000，5000， 10,000，20,000，30,000，40,000，50,000种药剂或更多。应该理解，由多 家化学化合物供应商，包括Sigma(St.Louis，MO)，Aldrich(St.Louis， MO)，Sigma-Aldrich(St.Louis，MO)，Fluka Chemika-Biochemica Analytika (BuchsSwitzerland)，以及可用于筛选的小的有机分子和肽文库的供应商， 包括ChembridgeCorp.(San Diego，CA)，Discovery Partners International (San Diego，CA)，TriadTherapeutics(San Diego，CA)，Nanosyn(Menlo Park，CA)，Affymax(Palo Alto，CA)，ComGenex(South San Francisco， CA)和Tripos，Inc.(St.Louis，MO)。在一些实施方案中，文库是组合的 化学品或肽文库。组合的化学品文库是通过化学合成或生物合成、通过组合多个化学“结构单元”(如试剂)而产生的多种化学化合物的集合。例 如，线性组合的化学品文库，如多肽文库，是通过以每种可能的方式对于 给定的化合物长度(即，在多肽化合物中的氨基酸数目)组合一组化学结 构单元(氨基酸)而形成的。通过此种组合式混合化学结构单元可以合成 数百万化学化合物。化学品文库的制备和筛选是本领域技术人员公知的(例如，参见Beeler等，Curr Opin Chem Biol.，9：277(2005)；and Shang 等，Curr OpinChem Biol.，9：248(2005))。
在一些实施方案中，用在本发明的方法中的药剂(例如，调节致癌性 信号传导途径的药剂)可以通过筛选包含大量潜在的治疗性化合物的文库 而鉴定出来。所述文库可以以一个或多个测定进行筛选，如本文所述，以 鉴定那些展现出需要的特征性活性的文库成员。这样鉴定的化合物可以作 为常规的“先导化合物”(例如，用于鉴定其他潜在的治疗性化合物)或 者可以本身用作潜在的或真正的治疗剂。用于本发明的文库可以由氨基酸 化合物、核酸化合物、碳水化合物或小的有机化合物组成。例如，Liang 等，Science，274：1520-1522(1996)；和美国专利号5,593,853中已经记载 了碳水化合物文库。
代表性的氨基酸化合物文库包括，但不限于，肽文库(例如，参见美 国专利号5,010,175；6,828,422；和6,844,161；Furka，Int.J. Pept.Prot.Res.， 37：487-493(1991)；Houghton等，Nature，354：84-88(1991)；和Eichler， Comb Chem High ThroughputScreen.，8：135(2005))，拟肽(PCT公开号 WO 91/19735)，编码的肽(PCT公开号WO 93/20242)，随机的生物-寡聚 物(PCT公开号WO 92/00091)，插烯多肽(vinylogouspolypeptides) (Hagihara等，J. Amer.Chem.Soc.，114：6568(1992))，具有β-D-葡萄糖构架的非肽类肽模拟物(Hirschmann等，J. Amer.Chem.Soc.，114：9217-9218 (1992))，肽核酸文库(例如，参见美国专利号5,539,083)，抗体文库(例如， 参见美国专利号6,635,424和6,555,310；PCT申请号PCT/US96/10287；和 Vaughn等，Nature Biotechnology，14：309-314(1996))，和肽基膦酸酯 (Campbell等，J. Org.Chem.，59：658(1994))。
代表性的核酸化合物文库包括，但不限于，基因组DNA，cDNA， mRNA，抑制性RNA(例如，RNAi，siRNA)，和反义RNA文库。例如， 参见Ausubel，Current Protocols in MolecularBiology(现代分子生物学方 法)，eds.1987-2005，Wiley Interscience；和Sambrook与Russell，Molecular Cloning：A Laboratory Manual(分子克隆：实验室手册)，2000，ColdSpring Harbor Laboratory Press。例如，美国专利号6,706,477；6,582,914；和 6,573,098中记载了核酸文库。例如，美国专利号6,846,655；6,841,347； 6,828,098；6,808,906；6,623,965；和6,509,175中记载了cDNA文库。RNA 文库，例如，核酶，RNA干扰，或siRNA文库，例如，记述在Downward， Cell，121：813(2005)和Akashi等，Nat.Rev.Mol.Cell Biol.，6：413(2005) 中。例如，反义RNA文库记述在美国专利号6,586,180和6,518,017中。
代表性的小有机分子文库包括，但不限于，diversomers，如乙内酰脲(hydantoins)，苯二氮杂(benzodiazepines)和二肽(Hobbs等，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，90：6909-6913(1993))；小分子化合物文库的类似的有机合 成(Chen等，J.Amer.Chem.Soc.，116：2661(1994))；低聚氨基甲酸酯(Cho 等，Science，261：1303(1993))；苯二氮杂(例如，美国专利号5,288,514； 和Baum，C&EN，Jan 18，第33页(1993))；类异戊二烯(isoprenoids)(例 如，美国专利号5,569,588)；噻唑烷酮(thiazolidinones)和metathiazanones (例如，美国专利号5,549,974)；吡咯烷(pyrrolidines)(例如，美国专利号 5,525,735and 5,519,134)；吗啉代化合物(例如，美国专利号5,506,337)；四 环苯并咪唑(tetracyclic benzimidazoles)(例如，美国专利号6,515,122)；二 氢苯并吡喃(dihydrobenzpyrans)(例如，美国专利号6,790,965)；胺类(例 如，美国专利号6,750,344)；苯基化合物(例如，美国专利号6,740,712)；吡 咯(azoles)(例如，美国专利号6,683,191)；吡啶甲酰胺或磺胺类药(pyridine carboxamides or sulfonamides)(例如，美国专利号6,677,452)；2-氨基苯并 噁唑(2-aminobenzoxazoles)(例如，美国专利号6,660,858)；异吲哚 (isoindoles)，异羟基吲哚(isooxyindoles)，或异羟喹啉(isooxyquinolines) (例如，美国专利号6,667,406)；噁唑烷酮(oxazolidinones)(例如，美国 专利号6,562,844)；和羟胺(hydroxylamines)(例如，美国专利号6,541,276)。
用于制备文库的装置可商购。例如，参见来自Advanced Chem.Tech (Louisville，KY)的357MPS和390MPS，来自Rainin Instruments(Woburn， MA)的Symphony，来自AppliedBiosystems(Foster City，CA)的433A， 和来自Millipore(Bedford，MA)的9050Plus。
D.不可用药的靶标
在一些实施方案中，本发明的方法涉及鉴定调节不可用药的靶标的药 剂。估计仅约10-15％的人蛋白是疾病改变的，并且在这些蛋白中，多至 85-90％是“不可用药的”，这意味着。即使对于这些靶标蛋白可以在实验 上观察到理论治疗益处(例如，在体外或在体内模型系统中使用诸如 shRNA的技术)，使用药物化合物(例如，小分子或抗体)的靶向的治疗 不能成功地干预该蛋白(或编码该蛋白的基因)的生物学功能。典型地， 不可用药的靶标是缺少小分子结合位点或小分子与其的结合不改变生物 学功能的蛋白(例如，核糖体蛋白)；是尽管具有小分子结合位点，但是 在实践中已证明成功靶向所述位点是难以处理的蛋白(例如，GTP/GDP 蛋白)；或是由于结合位点与其他蛋白的紧密同源性而没有获得小分子结 合的选择性、并且小分子与这些其他蛋白的结合消除理论上与靶蛋白结合 可获得的治疗益处的蛋白(例如，蛋白磷酸酶)。由于多种原因，诸如靶 标的细胞内定位，靶标抗原性的掩蔽(例如，由于用碳水化合物修饰或其 他掩蔽修饰)或通过竞争逃逸(例如，通过脱落或释放诱饵分子)等，靶 标可能对基于抗体的治疗剂是不可用药的。通过选择性抑制一小组蛋白 (例如，约1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15或20种蛋白)的程序 化翻译而优先抑制所述靶标蛋白的合成，可以调节(例如，抑制)所述“不 可用药的”靶标蛋白的活性。
在一些实施方案中，鉴定调节不可用药的靶标的药剂的方法包括：
(a)使生物样品与药剂接触；
(b)确定关于所述接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述翻译谱包 含关于多个基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因在没有与所述药剂 接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱相比较；
其中，与所述第二翻译谱相比。鉴定在所述第一翻译谱中差异性翻译 的一个或多个基因将所述药剂鉴定为调节所述不可用药的靶标的活性。在 一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，生物学途径的一个或多个基因 在所述第一翻译谱中差异性翻译，其中所述生物学途径选自蛋白合成途 径、细胞侵入/转移途径、细胞分裂途径、凋亡途径、信号转导途径、细 胞转运途径、翻译后蛋白修饰途径、DNA修复途径和DNA甲基化途径。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少两种、至少三 种、至少四种、至少五种或更多种生物学途径的每一种的一个或多个基因 在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱 相比，来自一个或多个生物学途径的两种、三种、四种、五种或更多个基 因(例如，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16， 17，18，19，20，30，40，50，60，70，80，90，100种或更多个基因) 在所述第一翻译谱中差异性翻译。本文描述了蛋白合成、细胞侵入/转移、 细胞分裂、凋亡途径、信号转导、细胞转运、翻译后蛋白修饰、DNA修 复和DNA甲基化途径的非限制性实例。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包括多个基因在生物 样品中的翻译水平。所述第一和/或第二翻译谱包括至少2，3，4，5，6， 7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，25，30，35， 40，45，50，60，70，80，90，100，150，200，250，300，350，400， 450，500，550，600，650，700，750，800，850，900，950，1000，1500， 2000，2500，3000，3500，4000，4500，5000，5500，6000，6500，7000， 7500，8000，8500，9000，9500，10,000种基因或更多基因在生物样品中 的翻译水平。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包含所有基因中的至少约1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％， 12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，25％，30％， 35％，40％，45％，50％或更多在生物样品中的翻译水平。在一些实施方 案中，所述第一和/或第二翻译谱包括在生物样品中基因翻译水平的基因 组范围的测量。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中关 于所述一个或多个基因(例如，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12， 13，14，15，16，17，18，19，20，30，40，50，60，70，80，90，100 种或更多个基因)的翻译水平中存在至少1.5-倍或至少2-倍的差异。在一 些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中关于所述一 个或多个基因的翻译水平中存在至少3-倍的差异，至少4-倍的差异，至 少5-倍的差异，至少6-倍的差异，至少7-倍的差异，至少8-倍的差异， 至少9-倍的差异，至少10-倍的差异或更多。在一些实施方案中，与所述 第二翻译谱相比，所述一个或多个基因的翻译水平在所述第一翻译谱中下 降。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，所述一个或多个基因的 翻译水平在所述第一翻译谱中增加。在一些实施方案中，与所述第二翻译 谱相比，所述一个或多个基因的翻译水平在所述第一翻译谱中下降，而另 一个或多个基因的翻译水平在所述第一翻译谱中增加。
在一些实施方案中，所述药剂是RNA分子。在一些实施方案中，所 述药剂是shRNA，siRNA或miRNA分子。
E.基于所鉴定的药剂合成并确定药剂
在一些实施方案中，将鉴定为调节致癌性信号传导途径的药剂优化， 以改善所述药剂的生物学和/或药理学特性。为了优化所述药剂，可以化 学合成所述药剂的结构相关的类似物，以系统地修饰初始鉴定的药剂的结 构。
对于化学合成，由于通常固相合成是直接的方法，具有极好的商业规 模可量测性，因此，可以对诸如肽、核酸、有机分子等的化合物使用固相 合成。本领域记载了固相合成的技术。例如，参见Seneci，Solid Phase Synthesis and Combinatorial Technologies(固相合成与组合技术)(John Wiley&Sons 2002)；Barany&Merrifield，Solid-PhasePeptide Synthesis(固 相肽合成)，第3-284页，在The Peptides：Analysis，Synthesis，Biology(肽： 分析、合成、生物学)，Vol.2(E.Gross和J.Meienhofer编，Academic Press1979)中。
合成的结构相关的类似物可以进行筛选，以确定与所述类似物所衍生 的初始药剂相比，当与生物样品接触时，所述类似物是否诱导相似的翻译 谱。在一些实施方案中，一种选择的结构相关的类似物是在生物样品中诱 导与所述结构相关的类似物所衍生的初始药剂相同或基本上相同的翻译 谱的类似物。
确定在生物样品中诱导与所述结构相关的类似物所衍生的初始药剂 充分相似的翻译谱的结构相关的类似物可以按照本领域已知的方法进一 步筛选生物学和药理学特性，包括，但不限于，口服生物利用度，半衰期， 代谢，毒性和药效活性(例如，治疗效果的持续时间)。典型地，在适当 的动物模型(例如，诸如小鼠或大鼠的哺乳动物)中在体内进行结构相关 的类似物的筛选。用于分析药理学和药物代谢动力学特性的动物模型，包 括用于不同疾病状态的动物模型，在本领域中是公知的，并且可商购，例 如，购自Charles RiverLaboratories Int′l，Inc.(Wilmington，MA)。
在一些实施方案中，鉴定为具有适当的生物学谱的药剂，或其结构相 关的类似物，用于制备用于治疗与所述生物学途径的调节相关的疾病或病 况(例如，与mTOR途径的调节相关的癌症)的药物。
V.确定用于治疗性干预的靶标的方法
在另一方面中，本发明提供确定用于治疗性干预的靶标的方法。在一 些实施方案中，本发明提供确定用于治疗性干预的靶标的方法，其中治疗 模拟已知活性化合物的翻译作用。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)使生物样品与调节所述靶标的药剂接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的第一翻译谱，其中所述第一翻译谱 包括多个基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因在没有与所述药剂 接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱相比较；
其中，与所述第二翻译谱相比，鉴定生物学途径的一个或多个基因在 所述第一翻译谱中差异性翻译确定所述用于治疗性干预的靶标，其中所述 生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径，细胞分裂途径，凋 亡途径，信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修饰途径，DNA修 复途径和DNA甲基化途径。
在一些实施方案中，比较所述第一翻译谱和所述第二翻译谱关于选自 蛋白合成途径、细胞侵入/转移途径、细胞分裂途径、凋亡途径、信号转 导途径、细胞转运途径、翻译后蛋白修饰途径、DNA修复途径和DNA 甲基化途径的一个或多个生物学途径中的1，2，3，4，5，6，7，8，9， 10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20种或更多个基因的翻译 水平。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少两种生物学 途径的每一种的一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些 实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少三种生物学途径的每一种 的一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实施方案中， 所述生物学途径，或所述生物学途径中的一种，是mTOR途径。
在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于蛋白合成途径中 的一个或多个基因的翻译水平。蛋白合成途径基因的实例包括，但不限于， EEF2，RPS12，RPL12，RPS2，RPL13A，RPL18A，EEF1A1，RPL28， RPS28和RPS27。在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于 细胞侵入/转移途径中的一个或多个基因的翻译水平。细胞侵入/转移途径 基因的实例包括，但不限于，YB1，MTA1，波形蛋白和CD44。在一些 实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于细胞分裂途径中的一个或多 个基因的翻译水平。细胞分裂途径基因的实例包括，但不限于，CCNI。 在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于凋亡途径中的一个或 多个基因的翻译水平。凋亡途径基因的实例包括，但不限于，ARF，FADD，TNFRSF21，BAX，DAPK，TMS-1，BCL2，RASSF1A和TERT。在一 些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于信号转导途径中的一个或 多个基因的翻译水平。信号转导途径基因的实例包括，但不限于，MAPK， MYC，RAS和RAF。在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于细胞转运途径中的一个或多个基因的翻译水平。细胞转运途径基因的实 例包括，但不限于，SLC25A5。在一些实施方案中，比较所述第一和第 二翻译谱关于翻译后蛋白修饰途径中的一个或多个基因的翻译水平。翻译 后蛋白修饰途径基因的实例包括，但不限于，LCMT1和RABGGTB。在 一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于DNA修复途径中的一 个或多个基因的翻译水平。DNA修复途径基因的实例包括，但不限于， PNKP。在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于DNA甲基 化途径中的一个或多个基因的翻译水平。DNA甲基化途径基因的实例包 括，但不限于，AHCY。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因具有5′TOP序列，PRTE序 列或具有5′TOP序列和PRTE序列二者。在一些实施方案中，所述一个 或多个基因选自表1、表2和/或表3中列出的基因。在一些实施方案中， 所述一个或多个基因选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组。
在一些实施方案中，所述用于治疗性干预的靶标是致癌性信号传导途 径的一部分。在一些实施方案中，所述致癌性信号传导途径是雷帕霉素的 哺乳动物靶标(mTOR)途径、PI3K途径、AKT途径、Ras途径、Myc途径、 Wnt途径或BRAF途径。在一些实施方案中，所调节的致癌性信号传导 途径是mTOR途径。
在一些实施方案中，用于确认疾病(例如，炎性疾病，自身免疫疾病， 纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌 病或癌症)中用于治疗性干预的靶标的方法，包括：
(a)确定来自与调节靶标的药剂接触的疾病样品的多个基因的第一 翻译谱；
(b)确定来自没有与所述药剂接触的对照疾病样品的多个基因的第 二翻译谱；并且
(c)当与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因在所述第一翻译谱中 差异性翻译时，并且当所述差异性翻译导致生物学益处时，确认在所述疾 病(例如，分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病， 神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌症)中用于治疗性干预 的靶标。
在一些实施方案中，用于确认疾病(例如，炎性疾病，自身免疫疾病， 纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌 病或癌症)中用于治疗性干预的靶标的方法，包括：
(a)确定来自与调节靶标的药剂接触的疾病样品的多个基因的第一 翻译谱；
(b)确定来自与已知用于治疗所述疾病的活性化合物接触的疾病样 品的多个基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，确认在所述疾病 (例如，分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病， 神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌症)中用于治疗性干预 的靶标。
在某些实施方案中，用于确认在疾病(例如，炎性疾病，自身免疫疾 病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染， 心肌病或癌症)中用于治疗性干预的靶标的方法，包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品，(ii)第二翻译谱 来自与调节靶标的药剂接触的样品，和(iii)第三翻译谱来自与已知的用于 治疗所述疾病的活性化合物接触的样品；
(b)鉴定与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的 一个或多个基因；并且
(c)当来自步骤(b)的所述一个或多个差异性翻译的基因存在于所述 第三翻译谱中时，并且当与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻 译谱相比，其具有的翻译谱更接近所述一个或多个基因在所述第二翻译谱 中的翻译谱时，确认所述靶标为用于所述疾病(例如，分别为炎性疾病， 自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病， 病毒感染，心肌病或癌症)的治疗性干预的靶标。
在某些实施方案中，用于确认在疾病(例如，炎性疾病，自身免疫疾 病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染， 心肌病或癌症)中用于治疗性干预的靶标的方法，包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品，(ii)第二翻译谱 来自与调节靶标的药剂接触的样品，和(iii)第三翻译谱来自与已知的用于 治疗所述疾病的活性化合物接触的样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且确定第二差异性翻译谱， 其包含与第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个 基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，确认 所述靶标为用于所述疾病(例如，分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维 化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或 癌症)的治疗性干预的靶标。
在任一前述用于确认靶标的实施方案中，怀疑所述靶标与疾病相关， 与疾病间接相关，或者与疾病(例如，炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化 病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌 症)相关。
可以用于确定用于治疗性干预的靶标的药剂包括本文所述的任意药 剂(例如，在上文第IV(C)部分中)，并且包括，但不限于，肽、蛋白、 寡肽、环肽、肽模拟物、抗体、多糖、脂质、脂肪酸、抑制性RNAs(例 如，siRNA，miRNA或shRNA)、多核苷酸、寡核苷酸、适体、小的有机 分子或药物化合物。在一些实施方案中，所述药剂是小的有机分子。在一 些实施方案中，所述药剂是肽或蛋白。在一些实施方案中，所述药剂是 RNA或抑制性RNA。
产生用于确定用于治疗性干预的靶标的翻译谱可以按照本文所述的 任一种方法产生。在一些实施方案中，所述翻译谱通过核糖体谱分析产生。 在一些实施方案中，所述翻译谱通过多核糖体微阵列产生。在一些实施方 案中，所述翻译谱通过免疫测定产生。在一些实施方案中，所述翻译谱包 含生物样品中关于2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100， 150，200，250，300，350，400，450，500，550，600，650，700，750， 800，850，900，950，1000，1500，2000，2500，3000，3500，4000，4500， 5000，5500，6000，6500，7000，7500，8000，8500，9000，9500，10,000 种基因或更多的翻译水平。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译 谱包括生物样品中所有基因的至少约1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％， 8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％， 20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％或更多的翻译水平。在一些实 施方案中，所述翻译谱包括基因翻译水平的基因组范围的测量。
在一些实施方案中，当关于所述第二翻译谱，一个或多个生物学途径 的一个或多个基因在所述第一翻译谱中至少1.5-倍或至少2-倍(例如，至 少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍，至少6-倍，至 少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多)差异性翻译时，确认 靶标。在一些实施方案中，当关于所述第二翻译谱，一个或多个生物学途径的一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平减少至少1.5-倍或 至少2-倍(例如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少 5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多) 时，确认靶标。在一些实施方案中，当关于所述第二翻译谱，一个或多个 生物学途径的一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平增加至少 1.5-倍或至少2-倍(例如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍， 至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更 多)时，确认靶标。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，基因组 中少于20％的基因在所述第一翻译谱中至少1.5-倍或至少2-倍差异性翻 译。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，基因组中少于5％的基 因在所述第一翻译谱中至少1.5-倍、至少2-倍、至少3-倍或至少4-倍差 异性翻译。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，基因组中少于 1％的基因在所述第一翻译谱中至少1.5-倍、至少2-倍、至少3-倍、至少 4-倍或至少5-倍差异性翻译。
在一些实施方案中，当第一差异性翻译谱与第二差异性翻译谱相当 时，例如，当至少99％，95％，90％，85％，80％，75％，70％，65％，60％， 55％或50％所选部分的差异性翻译的基因、大部分差异性翻译的基因或所 有差异性翻译的基因分别表现出其相对应的基因在参比翻译谱中75％， 70％，65％，60％，55％，50％，45％，40％，35％，30％或25％之内的翻 译谱时，确认靶标。在其他实施方案中，当在所述第一和第二差异性翻译 谱中翻译的蛋白的量在约3.0log2，2.5log2，2.0log2，1.5log2，1.1log2， 0.5log2，0.2log2之内或更接近时，包括所选部分的差异性翻译的基因或 所有差异性翻译的基因的第一差异性翻译谱具有与所述基因在第二差异 性翻译谱中的差异性翻译谱相当的差异性翻译谱。在其他实施方案中，当 在所述第一和第二差异性翻译谱中翻译的蛋白的量的差别不超过约50％，40％，35％，30％，25％，20％，15％，10％，5％，1％或更少时，包括所 选部分的差异性翻译的基因或所有差异性翻译的基因的第一差异性翻译 谱具有与所述基因在第二差异性翻译谱中的差异性翻译谱相当的差异性 翻译谱。
在一些实施方案中，当所述翻译谱包括一个或多个基因标记，其中一 个或多个基因标记在所述第一和第二翻译谱中是相当的时，确认靶标。在 某些实施方案中，当由在所述第一和第二翻译谱中一个或多个差异性翻译 的基因翻译的蛋白的量差别不超过约50％，40％，35％，30％，25％，20％， 15％，10％，5％，1％或更少时，所述第一和第二翻译谱是相当的。在其 他实施方案中，当由在所述第三和第二翻译谱中一个或多个差异性翻译的基因翻译的蛋白的量差别不超过约50％，40％，35％，30％，25％，20％， 15％，10％，5％，1％或更少时，来自所述第三翻译谱的所述一个或多个 差异性翻译的基因具有的翻译谱更接近所述一个或多个基因在所述第二 翻译谱中的翻译谱。
VI.鉴定药物候选分子或药剂的方法
在另一方面中，本发明包括鉴定药物候选分子的方法。在一些实施方 案中，所述方法包括：
(a)使生物样品与所述药物候选分子接触；
(b)确定关于所接触的生物样品的翻译谱，其中所述翻译谱包括多个 基因的翻译水平；并且
(c)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因在没有与所述药物 候选分子接触的对照样品中的翻译水平的第二翻译谱进行比较，
其中，当与所述第二翻译谱相比，生物学途径的一个或多个基因在所 述第一翻译谱中差异性翻译时，所述药物候选分子被鉴定为适合用于治疗 性干预，其中所述生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径， 细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修 饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因(例如，1，2，3，4，5，6， 7，8，9，10种或更多个基因)具有5′TOP序列，PRTE序列，或具有5′TOP 序列和PRTE序列二者。在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自表 1、表2和/或表3中列出的基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基 因(例如，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10种或更多个基因)选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来 自至少两个生物学途径中每一个的一个或多个基因在所述第一翻译谱中 差异性翻译。在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少三个 生物学途径中每一个的一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。 在某些实施方案中，所述一个或多个差异性翻译的基因包括多个基因，并 且任选地，所述多种差异性翻译的基因可以包括一个或多个基因标记。
在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于蛋白合成途径中 的一个或多个基因的翻译水平。蛋白合成途径基因的实例包括，但不限于， EEF2，RPS12，RPL12，RPS2，RPL13A，RPL18A，EEF1A1，RPL28， RPS28和RPS27。在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于 细胞侵入/转移途径中的一个或多个基因的翻译水平。细胞侵入/转移途径 基因的实例包括，但不限于，YB1，MTA1，波形蛋白和CD44。在一些 实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于细胞分裂途径中的一个或多 个基因的翻译水平。细胞分裂途径基因的实例包括，但不限于，CCNI。 在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于凋亡途径中的一个或 多个基因的翻译水平。凋亡途径基因的实例包括，但不限于，ARF，FADD，TNFRSF21，BAX，DAPK，TMS-1，BCL2，RASSF1A和TERT。在一 些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于信号转导途径中的一个或 多个基因的翻译水平。信号转导途径基因的实例包括，但不限于，MAPK， MYC，RAS和RAF。在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于细胞转运途径中的一个或多个基因的翻译水平。细胞转运途径基因的实 例包括，但不限于，SLC25A5。在一些实施方案中，比较所述第一和第 二翻译谱关于翻译后蛋白修饰途径中的一个或多个基因的翻译水平。翻译 后蛋白修饰途径基因的实例包括，但不限于，LCMT1和RABGGTB。在 一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于DNA修复途径中的一 个或多个基因的翻译水平。DNA修复途径基因的实例包括，但不限于， PNKP。在一些实施方案中，比较所述第一和第二翻译谱关于DNA甲基 化途径中的一个或多个基因的翻译水平。DNA甲基化途径基因的实例包 括，但不限于，AHCY。
在一些实施方案中，用于鉴定用于治疗疾病(例如，炎性疾病，自身 免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒 感染，心肌病或癌症)的药物候选分子或药剂的方法，包括：
(a)确定与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第一翻译谱；
(b)确定不与所述药剂接触的对照疾病样品的多个基因的第二翻译 谱；并且
(c)当与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因在所述第一翻译谱中 差异性翻译时，并且当所述差异性翻译导致生物学益处时，将所述药剂鉴 定为用于治疗所述疾病(例如，分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化 病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌 症)的候选治疗剂。
在某些实施方案中，所述多种差异性翻译的基因可以包括多个基因、 一个或多个生物学途径、一个或多个基因标记或它们的任意组合。疾病样 品可以获自患有目的疾病的任意受试者，以鉴定影响所述样品中的翻译谱 的药物候选分子或药剂。在某些实施方案中，生物样品获自患有或怀疑患 有疾病的受试者，所述疾病诸如炎性疾病、自身免疫疾病、纤维化病症、 神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病、病毒感染、心肌病或癌症。
产生用于鉴定药物候选分子或药剂的翻译谱可以按照本文所述的任 一种方法产生。在一些实施方案中，所述翻译谱通过核糖体谱分析产生。 在一些实施方案中，所述翻译谱通过多核糖体微阵列产生。在一些实施方 案中，所述翻译谱通过免疫测定产生。在一些实施方案中，所述翻译谱包 含生物样品中关于至少2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90， 100，150，200，250，300，350，400，450，500，550，600，650，700， 750，800，850，900，950，1000，1500，2000，2500，3000，3500，4000， 4500，5000，5500，6000，6500，7000，7500，8000，8500，9000，9500， 10,000基因种基因或更多的翻译水平。在一些实施方案中，所述第一和/ 或第二翻译谱包括生物样品中所有基因的至少约0.1％，0.5％，1％，2％， 3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％， 16％，17％，18％，19％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％或更多的翻译水平。在一些实施方案中，所述翻译谱包括基因翻译水平的基 因组范围的测量。
在一些实施方案中，当关于所述第二翻译谱，一个或多个生物学途径 的一个或多个基因在所述第一翻译谱中至少1.5-倍或至少2-倍(例如，至 少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍，至少6-倍，至 少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多)差异性翻译时，鉴定 药物候选分子或药剂适合用于治疗性干预。在一些实施方案中，当关于所 述第二翻译谱，一个或多个生物学途径的一个或多个基因在所述第一翻译 谱中的翻译水平减少至少1.5-倍或至少2-倍(例如，至少1.5-倍，至少2- 倍，至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍， 至少9-倍，至少10-倍或更多)时，鉴定药物候选分子或药剂适合用于治疗 性干预。在一些实施方案中，当关于所述第二翻译谱，一个或多个生物学 途径的一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平增加至少1.5-倍 或至少2-倍(例如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少 5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多) 时，鉴定药物候选分子或药剂适合用于治疗性干预。在一些实施方案中， 与所述第二翻译谱相比，基因组中少于20％的基因在所述第一翻译谱中 至少1.5-倍或至少2-倍差异性翻译。在一些实施方案中，与所述第二翻译 谱相比，基因组中少于5％的基因在所述第一翻译谱中至少1.5-倍、至少 2-倍、至少3-倍或至少4-倍差异性翻译。在一些实施方案中，与所述第二 翻译谱相比，基因组中少于1％的基因在所述第一翻译谱中至少1.5-倍、 至少2-倍、至少3-倍、至少4-倍或至少5-倍差异性翻译。
药物候选分子或药剂不限于治疗剂分类，并且可以包括，例如，镇痛 药，抗炎剂，杀虫药(antihelminthics)，抗心律失常剂，抗菌剂，抗病毒 剂，抗凝剂，抗抑郁剂，抗糖尿病药，抗癫痫药，抗真菌剂，抗痛风剂， 抗高血压剂，抗疟药，抗偏头痛剂，抗毒蕈碱剂，抗肿瘤剂，勃起功能障 碍改善剂，免疫抑制药(immunosuppresants)，抗原虫剂，抗甲状腺剂，抗焦虑剂，镇静剂，安眠药，精神安定药，β-阻断剂，心脏收缩药剂(cardiac inotropicagents)，皮质类固醇，利尿药，抗帕金森病剂，胃肠剂，组胺受 体拮抗剂，角质层分离剂，调血脂剂，抗心绞痛剂，Cox-2抑制剂，白三 烯抑制剂，大环内酯类，肌肉松弛药，抗骨质疏松剂，减肥剂，认知增强 药，抗尿失禁剂，营养油，抗良性前列腺肥大剂，必需脂肪酸，非必需脂 肪酸等，以及它们的混合物。
在一些实施方案中，所述方法还包括将关于所接触的生物样品的翻译 谱与关于已经与已知的活性化合物或治疗剂接触的第二生物样品的对照 翻译谱进行比较。例如，活性化合物或治疗剂可以已知用于治疗癌症、纤 维化病症、神经变性疾病或病症、神经认知或神经发育病症、炎性疾病或 病症、自身免疫疾病或病症、病毒感染等。在一些情形中，候选药剂可以 模拟已知在细胞或受试者中具有特定的功能或诱导特定的生物学作用或 表型变化的活性化合物或治疗剂的作用。在某些实施方案中，候选药剂通 过在翻译谱中引起与由已知的活性化合物或治疗剂诱导的翻译谱相当或 相似的转变而被鉴定为所述已知的活性化合物或治疗剂的模拟物。在一些 实施方案中，所述已知的治疗剂是致癌途径已知的抑制剂。在一些实施方 案中，所述已知的治疗剂是雷帕霉素的哺乳动物靶标(mTOR)途径、PI3K 途径、AKT途径、Ras途径、Myc途径、Wnt途径或BRAF途径已知的 抑制剂。在一些实施方案中，所述已知的治疗剂是mTOR途径已知的抑 制剂。
在一些实施方案中，用于鉴定可用于治疗疾病(例如，炎性疾病，自 身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病 毒感染，心肌病或癌症)的药物候选分子或药剂的方法，包括：
(a)确定来自与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第一翻译谱；
(b)确定来自与已知的活性化合物接触的对照疾病样品的多个基因 的第二翻译谱；并且
(c)当与所述第二翻译谱相比，一个或多个基因在所述第一翻译谱中 差异性翻译时，并且当所述差异性翻译导致生物学益处时，将所述药剂鉴 定为用于治疗疾病(例如，分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症， 神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌症)的 候选治疗剂。
在一些实施方案中，用于鉴定可用于治疗疾病(例如，炎性疾病，自 身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病 毒感染，心肌病或癌症)的药物候选分子或药剂的方法，包括：
(a)确定来自与候选药剂接触的疾病样品的多个基因的第一翻译谱；
(b)确定来自分别与已知的活性化合物接触的对照疾病样品的多个 基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述药剂鉴定为 用于治疗疾病(例如，分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神 经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌症)的候 选治疗剂。
在更多的实施方案中，用于鉴定可用于治疗疾病(例如，炎性疾病， 自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病， 病毒感染，心肌病或癌症)的药物候选分子或药剂的方法，包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品；(ii)第二翻译谱 来自与已知的活性化合物接触的样品；和(iii)第三翻译谱来自与候选药剂 接触的样品；
(b)鉴定与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的 一个或多个基因；并且
(c)当所述来自步骤(b)的一个或多个差异性翻译的基因存在于所述 第三翻译谱中，并且，当与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻 译谱相比，其具有的翻译谱更接近所述一个或多个基因在所述第二翻译谱 中的翻译谱时，将所述药剂鉴定为用于治疗疾病(例如，分别为炎性疾病， 自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病， 病毒感染，心肌病或癌症)的候选治疗剂。
在其他实施方案中，鉴定可用于治疗疾病(例如，癌症，炎性疾病， 自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病， 病毒感染，或心肌病)的药物候选分子或药剂的方法，包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因， 其中，(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的样品；(ii)第二翻译谱 来自与已知的活性化合物接触的样品；和(iii)第三翻译谱来自与候选药剂 接触的样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且，确定第二差异性翻译谱， 其包含与所述第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或 多个基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱于所述第二差异性翻译谱相当时，将所 述药剂鉴定为用于治疗疾病(例如，分别为癌症，炎性疾病，自身免疫疾 病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染， 或心肌病)的候选治疗剂。
在一些实施方案中，所述差异性翻译的基因包括一个或多个生物学途 径，诸如至少两种或至少三种生物学途径。在某些实施方案中，所述一个 或多个差异性翻译的基因包括多个基因，并且任选地，所述多种差异性翻 译的基因可以包括一个或多个基因标记。在其他实施方案中，所述一个或 多个基因至少两倍或更多地差异性翻译。在其他实施方案中，每个翻译谱 包括至少100种基因，至少200种基因，至少300种基因，至少400种基 因，至少500种基因，或每个翻译谱包括基因组范围的翻译谱。例如，与 未处理的疾病样品的翻译谱相比，基因组中少于约25％，约20％，约15％， 约10％，约5％，约4％，约3％，约2％或约1％的基因在来自用药物候 选分子或药剂处理的疾病样品的翻译谱中差异性翻译。
在一些实施方案中，所述已知的活性化合物用于治疗炎性疾病、自身 免疫疾病、纤维化病症、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病、病毒 感染、心肌病或癌症。在一些实施方案中，所述已知的活性化合物至用于 治疗选自下述的癌症的治疗剂：前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、肺癌、肾细 胞癌、子宫内膜癌、黑素瘤、卵巢癌、甲状腺癌或脑癌。在一些实施方案 中，所述已知的活性化合物是用于治疗选自下述的炎性疾病的治疗剂：强 直性脊柱炎(ankylosing spondylitis)，动脉粥样硬化(atherosclerosis)，多 发性硬化(multiplesclerosis)，系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus)(SLE)，银屑病(psoriasis)，银屑病关节炎(psoriatic arthritis)，类风湿性关节炎(rheumatoidarthritis)，溃疡性结肠炎(ulcerative colitis)，炎性肠病(inflammatory boweldisease)，或克罗恩病(Crohn′s disease)。在一些实施方案中，所述已知的活性化合物是用于治疗选自下 述的纤维化病症的治疗剂：肺纤维化(pulmonary fibrosis)，特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis)，囊性纤维化(cystic fibrosis)，肝纤 维化(1iver fibrosis)，心脏纤维化(cardiac fibrosis)，心内膜心肌纤维化(endomyocardial fibrosis)，心房纤维化(atrial fibrosis)，纵隔纤维化 (mediastinalfibrosis)，骨髓纤维化(myelofibrosis)，腹膜后纤维化 (retroperitoneal fibrosis)，慢性肾病(chronic kidney disease)，肾源性系 统性纤维化(nephrogenic systemicfibrosis)，克罗恩病，肥大性瘢痕 (hypertrophic scarring)，瘢痕疙瘩(keloid)，硬皮病(scleroderma)，器 官移植相关的纤维化(organ transplant associated fibrosis)，或缺血相关的 纤维化(ischemia associated fibrosis)。在一些实施方案中，所述已知的活性化合物是用于治疗选自下述的神经变性疾病的治疗剂：帕金森病 (Parkinson′sdisease)，阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease)，肌萎缩性侧 索硬化(AmyotrophicLateral Sclerosis)，克-雅病(Creutzfeldt-Jakob disease)，亨廷顿病(Huntington′sdisease)，雷维小体痴呆(Lewy body dementia)，额颞痴呆(frontotemporal dementia)，皮质基底核变性 (corticobasal degeneration)，原发进行性失语症(primaryprogressive aphasia)或进行性核上性麻痹(progressive supranuclear palsy)。在一些实 施方案中，所述已知的活性化合物是用于治疗选自下述的神经发育疾病的 治疗剂：孤独症(autism)，孤独症谱群疾病(autism spectrum disorders)， 脆性X染色体综合征(Fragile X Syndrome)，注意力缺乏症(attention deficit disorder)，或广泛性发育障碍(pervasive development disorder)。在一些 实施方案中，所述已知的活性化合物是用于治疗选自下述的病毒感染的治 疗剂：腺病毒(adenovirus)，布尼亚病毒(bunyavirus)，疱疹病毒 (herpesvirus)，乳多泡病毒(papovavirus)，副粘病毒属(paramyxovirus)， 微小RNA病毒(picornavirus)，弹状病毒(rhabdovirus)，正粘病毒 (orthomyxovirus)，痘病毒(poxvirus)，呼肠孤病毒(reovirus)，反转录 病毒(retrovirus)，慢病毒(lentivirus)或黄病毒(flavivirus)。
在一些实施方案中，所述翻译谱包括一个或多个基因标记，其中所述 一个或多个基因标记在所述第一和第二翻译谱中是相当的。在某些实施方 案中，当由在所述第一和第二翻译谱中的一个或多个差异性翻译的基因翻 译的蛋白的量的差异不超过约25％，20％，15％，10％，5％，1％或更少 时，所述第一和第二翻译谱是相当的。在其他实施方案中，当由在所述第 一和第二翻译谱中的一个或多个差异性翻译的基因翻译的蛋白的量的差 异不超过约25％，20％，15％，10％，5％，1％或更少时，来自所述第三 翻译谱的一个或多个差异性翻译的基因具有的翻译谱更接近所述一个或 多个基因在所述第二翻译谱中的翻译谱。
在一些实施方案中，本文所述的鉴定药物候选分子的方法用于比较一 组药物候选分子，并且从该组中选出一种药物候选分子或更小亚组的药物 候选分子。在一些实施方案中，本文所述的方法用来比较药物候选分子， 并且选出抑制候选分子或药物候选分子的亚组，与关于较大组的药物候选 分子改变的翻译的蛋白的数目相比，其改变相对少量的蛋白的翻译。在一 些实施方案中，本文所述的方法用于比较药物候选分子，并且选出一种候选分析或药物候选分子的亚组，与关于较大组的药物候选分子改变翻译的 途径数目相比，关于其改变的翻译停留在相对少量的途径中。在一些实施 方案中，本文所述的方法用于比较药物候选分子，并且选出一种候选分子 或药物候选分子的亚组，与在一种特定途径中较少数目的蛋白具有改变的 翻译的较大组的药物候选分子相比，其改变该特定途径中几种蛋白的翻 译。
VII.治疗方法
在另一方面中，本发明提供用于鉴定治疗的受试者和治疗有此需要的 受试者的治疗性方法。在一些实施方案中，本发明涉及鉴定作为治疗的候 选者的受试者的方法，例如，作为用mTOR抑制剂的治疗的候选者。在 一些实施方案中，本发明涉及治疗受试者的方法，例如，治疗患有癌症、 炎性疾病、自身免疫疾病、纤维化病症、神经变性疾病、神经发育疾病、 代谢疾病或病毒感染的受试者。
A.鉴定用于治疗的受试者
在一些实施方案中，本发明涉及鉴定作为使用mTOR抑制剂的治疗 的候选者的受试者的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于一个或多个具有5′端寡嘧啶片段(5′TOP)和/或富含嘧啶的翻 译元件(PRTE)的基因的翻译水平；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述 mTOR抑制剂的响应者；
其中，在所述第一翻译谱中与所述一个或多个基因在所述第二翻译谱 中的翻译水平至少一样高的一个或多个基因的翻译水平将所述受试者鉴 定为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因(例如，1，2，3，4，5，6， 7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20种或更多个基 因)选自表1、表2或表3中任一个中所列出的基因。
在一些实施方案中，鉴定作为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者的 受试者的方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于选自由SEQ ID NOs：1-144组成的组的一个或多个基因的翻译 水平；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述 mTOR抑制剂的响应者；
其中，在所述第一翻译谱中与所述一个或多个基因在所述第二翻译谱 中的翻译水平至少一样高的一个或多个基因的翻译水平将所述受试者鉴 定为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者。
在一些实施方案中，所述一个或多个基因(例如，1，2，3，4，5，6， 7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20种或更多个基 因)是细胞侵入/转移基因。在一些实施方案中，所述一个或多个基因选自 YB1、波形蛋白、MTA1和CD44。
在一些实施方案中，鉴定作为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者的 受试者的方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于生物学途径的一个或多个基因的翻译水平，其中所述生物学途 径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径，细胞分裂途径，凋亡途径， 信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和 DNA甲基化途径；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述 mTOR抑制剂的响应者；
其中，在所述第一翻译谱中至少与所述第二翻译谱中所述一个或多个 基因的翻译水平一样高的所述一个或多个基因的翻译水平将所述受试者 鉴定为使用mTOR抑制剂的治疗的候选者。
在一些实施方案中，本发明的方法涉及鉴定作为使用治疗剂的治疗的 候选者的受试者的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自所述受试者的样品中的第一翻译谱，其中所述第一翻译 谱包括关于生物学途径的一个或多个基因的翻译水平，其中所述生物学途 径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径，细胞分裂途径，凋亡途径， 信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和 DNA甲基化途径；并且
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述一个或多个基因的翻译水平 的第二翻译谱比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样 品来自在将所述治疗剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述治疗剂 的响应者；
其中，至少与所述第二翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样 高的所述一个或多个基因的翻译水平将所述受试者鉴定为使用所述治疗 剂的治疗的候选者。
在其他实施方案中，鉴定作为治疗疾病(例如，癌症，炎性疾病，自 身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病 毒感染或心肌病)的候选者的受试者的方法，包括：
(a)确定在来自患有或怀疑患有疾病的受试者的样品中多个基因的 第一翻译谱；
(b)确定对照样品中多个基因的第二翻译谱，其中所述对照样品来自 已知响应治疗剂的受试者并且所述样品没有与所述用于疾病的治疗剂接 触；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述受试者鉴定 为用于治疗疾病(例如，癌症，炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症， 神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染或心肌病)(例如，分 别为癌症，炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经 发育疾病，代谢疾病，病毒感染或心肌病)的候选者。
在一些实施方案中，所述翻译谱包括一个或多个基因标记，其中所述 一个或多个基因标记在所述第一和第二翻译谱中是相当的。在某些实施方 案中，当由在所述第一和第二翻译谱中的一个或多个差异性翻译的基因翻 译的蛋白的量的差异不超过约25％，20％，15％，10％，5％，1％或更少 时，所述第一和第二翻译谱是相当的。
在一些实施方案中，比较所述第一翻译谱和所述第二翻译谱关于一个 或多个生物学途径中的1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13， 14，15，16，17，18，19，20种或更多个基因的翻译水平。在一些实施 方案中，来自至少两个生物学途径中每一个的一个或多个基因在所述第一 翻译谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。在一些实施方案 中，来自至少三个生物学途径中每一个的一个或多个基因在所述第一翻译 谱中的翻译水平至少与在所述第二翻译谱中一样高。
在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包括生物样品中关于 至少2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18， 19，20，25，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100，150，200， 250，300，350，400，450，500，550，600，650，700，750，800，850， 900，950，1000，1500，2000，2500，3000，3500，4000，4500，5000， 5500，6000，6500，7000，7500，8000，8500，9000，9500，10,000种基 因或更多的翻译水平。在一些实施方案中，所述第一和/或第二翻译谱包 括生物样品中关于所有基因的至少约1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％， 8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％， 20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％或更多的翻译水平。在一些实 施方案中，所述翻译谱包括基因翻译水平的基因组范围的测量。在一些实 施方案中，关于所述第二翻译谱，所述一个或多个基因在所述第一翻译谱 中的翻译水平增加至少1.5-倍或至少2-倍(例如，至少1.5-倍，至少2倍， 至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至 少9-倍，至少10-倍或更多)。在一些实施方案中，关于所述第二翻译谱， 所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平减少至少1.5-倍或 至少2-倍(例如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少 5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍，至少9-倍，至少10-倍或更多)。
在一些实施方案中，所述疾病是癌症。可以按照本发明的方法治疗的 癌症包括，但不限于，肛门癌，膀胱癌，乳腺癌，宫颈癌，慢性淋巴细胞 白血病(chronic lymphocyticleukemia)，慢性髓性白血病(chronic myelogenous leukemia)，子宫内膜癌(endometrialcarcinoma)，多毛细胞 白血病(hairy cell leukemia)，头颈癌(head and neckcarcinoma)，肺(小 细胞)癌(lung(small cell)carcinoma)，多发性骨髓瘤(multiplemyeloma)， 非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin′s lymphoma)，滤泡型淋巴瘤(follicularlymphoma)，卵巢癌(ovarian carcinoma)，脑瘤(brain tumors)，结肠直 肠癌(colorectalcarcinoma)，肝细胞癌(hepatocellular carcinoma)，卡波 西肉瘤(Kaposi′s sarcoma)，肺(非小细胞癌)(lung(non-small cell carcinoma))，黑素瘤(melanoma)，胰腺癌(pancreatic carcinoma)，前列 腺癌(prostate carcinoma)，肾细胞癌(renal cellcarcinoma)和软组织肉 瘤(soft tissue sarcoma)。
在一些实施方案中，所述疾病是炎性疾病(例如，自身免疫疾病，关 节炎或MS)。在一些实施方案中，所述疾病是纤维化病症(例如，肺纤 维化，特发性肺纤维化，囊性纤维化，肝纤维化，心脏纤维化，纵隔纤维 化，骨髓纤维化，瘢痕疙瘩，硬皮病，器官移植相关的纤维化或缺血相关 的纤维化)。在一些实施方案中，所述疾病是神经变性疾病(例如，帕金 森病，肌萎缩性侧索硬化(ALS)，克-雅病，亨廷顿病，雷维小体痴呆，额 颞痴呆，皮质基底核变性，原发进行性失语症，进行性核上性麻痹或阿尔 茨海默病)。在一些实施方案中，所述疾病是神经发育疾病(例如，孤独 症，孤独症谱群疾病，脆性X染色体综合征，注意力缺乏症，广泛性发 育障碍)。在一些实施方案中，所述疾病是代谢疾病(例如，糖尿病，代 谢综合征，或心血管疾病)。在一些实施方案中，所述疾病是病毒感染(例 如，腺病毒，疱疹病毒，乳多泡病毒，痘病毒，反转录病毒，慢病毒或黄 病毒)。在一些实施方案中，所述疾病是心肌病。
在一些实施方案中，疾病与一个或多个改变的生物学途径相关。在一 些实施方案中，其中细胞通讯途径被改变，所述疾病是免疫性或炎性疾病， 纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，癌症，代谢病症，或病毒疾 病。在一些实施方案中，其中细胞通讯途径被改变，所述疾病是免疫性或 炎性疾病(例如，自身免疫疾病，关节炎或MS)。
在一些实施方案中，其中细胞加工途径被改变，所述疾病是免疫性或 炎性疾病(例如，自身免疫疾病，关节炎或MS)，纤维化病症，神经变 性疾病(例如，帕金森病，肌萎缩性侧索硬化(ALS)，克-雅病，亨廷顿病， 雷维小体痴呆，额颞痴呆，皮质基底核变性，原发进行性失语症，进行性 核上性麻痹，或阿尔茨海默病)，神经发育疾病(例如，孤独症，孤独症谱群疾病，脆性X染色体综合征，注意力缺乏症，广泛性发育障碍)，癌 症，代谢病症，或病毒疾病。
在一些实施方案中，其中免疫系统加工途径被改变，所述疾病是免疫 性或炎性疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，癌症，代谢 病症或病毒疾病。在一些实施方案中，其中免疫系统加工途径被改变，所 述疾病是免疫性或炎性疾病(例如，自身免疫疾病，关节炎或MS)。
在一些实施方案中，其中针对刺激途径的反应被改变，所述疾病是免 疫性或炎性疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢病症 或病毒疾病。在一些实施方案中，其中针对刺激途径的反应被改变，所述 疾病是免疫性或炎性疾病(例如，自身免疫疾病，关节炎，或MS)或病 毒疾病。
在一些实施方案中，其中转运途径被改变，所述疾病是免疫性或炎性 疾病，纤维化病症，神经变性疾病，或代谢病症。在一些实施方案中，其 中转运途径被改变，所述疾病是免疫性或炎性疾病(例如，自身免疫疾病， 关节炎，或MS)或代谢病症(例如，糖尿病，代谢综合征，或心血管疾病)。
在一些实施方案中，其中代谢加工途径被改变，所述疾病是纤维化病 症，神经变性疾病，神经发育疾病，癌症，或代谢病症。在一些实施方案 中，其中代谢加工途径被改变，所述疾病是代谢病症(例如，糖尿病，代 谢综合征，或心血管疾病)。
在一些实施方案中，代谢加工途径是碳水化合物代谢加工途径，脂质 代谢加工途径，核碱基、核苷或核苷酸途径，或蛋白代谢加工途径(例如， 蛋白水解途径，蛋白复合装配途径，蛋白折叠途径，蛋白修饰加工途径， 或翻译途径)。在一些实施方案中，其中碳水化合物代谢加工途径被改变， 所述疾病是纤维化病症，神经变性疾病，或代谢病症。在一些实施方案中， 其中其中脂质代谢加工途径被改变，所述疾病是免疫性或炎性疾病，纤维 化病症，神经变性疾病，或代谢病症。在一些实施方案中，其中核碱基、 核苷或核苷酸途径被改变，所述疾病是癌症或病毒疾病。在一些实施方案 中，其中蛋白代谢加工途径被改变，所述疾病是免疫性或炎性疾病，纤维 化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，癌症，代谢病症，或病毒疾病。 在一些实施方案中，其中蛋白水解加工途径被改变，所述疾病是免疫性 或炎性疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，癌症，或代谢 病症。在一些实施方案中，其中蛋白复合装配途径被改变，所述疾病是代 谢病症。在一些实施方案中，其中蛋白折叠途径被改变，所述疾病是神经 变性疾病。在一些实施方案中，其中蛋白修饰加工途径被改变，所述疾病 是免疫性或炎性疾病，纤维化病症，神经发育疾病，神经变性疾病，癌症， 代谢病症，或病毒疾病。在一些实施方案中，其中蛋白翻译途径被改变， 所述疾病是免疫性或炎性疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾 病，或癌症。
在一些实施方案中，所述方法还包括向鉴定的受试者施用治疗剂。在 一些实施方案中，所述方法还包括向鉴定的受试者施用mTOR抑制剂。
B.治疗剂的施用
在一些实施方案中，本发明涉及治疗患有癌症的受试者的方法。在一 些实施方案中，所述方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用mTOR抑制剂，所述第一 翻译谱包含的一个或多个基因的翻译水平至少与在来自对照样品的第二 翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于具有5′端寡嘧啶片段(5′TOP)和/ 或富含嘧啶的翻译元件(PRTE)的一个或多个基因的翻译水平；并且其中 所述对照样品来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针 对所述mTOR抑制剂的响应者；
由此治疗所述受试者中的癌症。
在一些实施方案中，所述治疗患有癌症的受试者的方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用mTOR抑制剂，所述第一 翻译谱包含的一个或多个基因的翻译水平至少与在来自对照样品的第二 翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于选自由SEQ ID NOs：1-144组成 的组的一个或多个基因的翻译水平；并且其中所述对照样品来自在将 mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述mTOR抑制剂的 响应者；
由此治疗所述受试者中的癌症。
在一些实施方案中，所述治疗患有癌症的受试者的方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用mTOR抑制剂，所述第一 翻译谱包含的一个或多个基因的翻译水平至少与在来自对照样品的第二 翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于生物学途径的一个或多个基因 的翻译水平，所述生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径， 细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修 饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径；并且，其中所述对照样品 来自在将mTOR抑制剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述mTOR抑制剂的响应者；
由此治疗所述受试者中的癌症。
在一些实施方案中，本发明涉及治疗有此需要的受试者的方法。在一 些实施方案中，所述方法包括：
向已经选择具有第一翻译谱的受试者施用治疗剂，所述第一翻译谱包 含的一个或多个基因的翻译水平至少与在第二翻译谱中所述一个或多个 基因的翻译水平一样高；
其中所述第一和第二翻译谱包含关于生物学途径的一个或多个基因 的翻译水平，所述生物学途径选自蛋白合成途径，细胞侵入/转移途径， 细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转运途径，翻译后蛋白修 饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径；并且，其中对照样品来自 在将所述治疗剂施用给已知的响应者之前的已知针对所述治疗剂的响应 者；
由此治疗所述受试者。
在某些实施方案中，用于治疗疾病(例如，癌症，炎性疾病，自身免 疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感 染或心肌病)的方法，包括向通过下述鉴定的受试者施用：
(a)确定来自患有或怀疑患有疾病的受试者的样品中的多个基因的 第一翻译谱；
(b)确定对照疾病样品中多个基因的第二翻译谱，其中所述对照样品 来自已知响应治疗剂的受试者，并且所述样品没有与用于疾病的治疗剂接 触；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述受试者鉴定 为使用治疗剂治疗疾病(例如，分别为癌症，炎性疾病，自身免疫疾病， 纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染或心肌 病)的候选者；
由此治疗所述受试者。
在其他实施方案中，用于治疗癌症、炎性疾病、自身免疫疾病、纤维 化病症、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病、病毒感染或心肌病的 方法包括向患有疾病的受试者施用按照本文提供的任一种方法鉴定的药 剂或药物候选分子，由此治疗所述受试者。
在其他实施方案中，治疗癌症、炎性疾病、自身免疫疾病、纤维化病 症、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病、病毒感染或心肌病的方法 包括向患有疾病的受试者施用调节靶标的药剂，其中所述靶标按照本文提 供的任一种方法确定，由此治疗所述受试者。
在其他实施方案中，通过使疾病翻译谱正常化来治疗癌症、炎性疾病、 自身免疫疾病、纤维化病症、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病、 病毒感染或心肌病的方法包括向患有疾病的受试者施用调节靶标的药剂， 其中所述靶标按照本文提供的任一种方法确定，由此治疗所述受试者。
在前述关于依据确定的靶标治疗癌症、炎性疾病、自身免疫疾病、纤 维化病症、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病、病毒感染或心肌病 的任一个实施方案中，所确定的靶标怀疑与疾病相关，间接与疾病相关， 或与疾病(例如，分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变 性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌症)相关。
在一些实施方案中，所述翻译谱包括一个或多个基因标记，其中一个 或多个基因标记在所述第一和第二翻译谱中是相当的。在某些实施方案 中，当由在所述第一和第二翻译谱中的一个或多个差异性翻译的基因翻译 的蛋白的量的差异不超过约50％，45％，40％，35％，30％，25％，20％， 15％，10％，5％，1％或更少时，所述第一和第二翻译谱是相当的。在其 他实施方案中，当由在所述第三和第二翻译谱中的一个或多个差异性翻译 的基因翻译的蛋白的量的差异不超过约50％，45％，40％，35％，30％， 25％，20％，15％，10％，5％，1％或更少时，来自所述第三翻译谱的一个 或多个差异性翻译的基因具有的翻译谱更接近所述一个或多个基因在所 述第二翻译谱中的翻译谱。
基于本文所述的任一种翻译谱方法选择受试者用于治疗性的治疗。在 一些实施方案中，所述受试者患有疾病。在一些实施方案中，所述疾病是 炎性疾病。在一些实施方案中，所述疾病是纤维化病症。在一些实施方案 中，所述疾病是神经变性疾病。在一些实施方案中，所述疾病是神经发育 疾病。在一些实施方案中，所述疾病是代谢疾病。在一些实施方案中，所 述疾病是病毒感染。在一些实施方案中，所述疾病是心肌病。在一些实施 方案中，所述疾病是癌症。
可以按照本发明的方法治疗的癌症的非限制性实例包括，但不限于， 肛门癌，膀胱癌，乳腺癌，宫颈癌，慢性淋巴细胞白血病，慢性髓性白血 病，子宫内膜癌，多毛细胞白血病，头颈癌，肺(小细胞)癌，多发性骨 髓瘤，非霍奇金淋巴瘤，滤泡型淋巴瘤，卵巢癌，脑瘤，结肠直肠癌，肝 细胞癌，卡波西肉瘤，肺(非小细胞癌)，黑素瘤，胰腺癌，前列腺癌， 肾细胞癌，和软组织肉瘤。在一些实施方案中，所述癌症是前列腺癌，乳 腺癌，膀胱癌，肺癌，肾细胞癌，子宫内膜癌，黑素瘤，卵巢癌，甲状腺 癌或脑癌。在一些实施方案中，所述癌症是侵入性癌症。
可以按照本公开的方法治疗的炎性和自身免疫疾病的非限制性实例 包括，但不限于，关节炎，类风湿性关节炎，青少年类风湿关节炎，骨关 节炎，多软骨炎，银屑病关节炎，银屑病，皮炎，多肌炎/皮肌炎，包涵 体肌炎(inclusion body myositis)，炎性肌炎(inflammatory myositis)，中 毒性表皮坏死松解症(toxic epidermal necrolysis)，系统性硬皮病(systemic scleroderma)和硬化症(sclerosis)，CREST综合征，炎性肠病(inflammatory bowel disease)，克罗恩病，溃疡性结肠炎，呼吸窘迫综合征，成年呼吸 窘迫综合征(adult respiratory distress syndrome)(ARDS)，慢性阻塞性肺 病(chronicobstructive pulmonary disease)，脑膜炎(meningitis)，脑炎 (encephalitis)，葡萄膜炎(uveitis)，大肠炎(colitis)，肾小球肾炎 (glomerulonephritis)，过敏性病况(allergic conditions)，湿疹(eczema)， 哮喘(asthma)，涉及T细胞浸润和慢性炎性反应的病况(conditions involving infiltration of T cells and chronic inflammatoryresponses)，动脉粥 样硬化(atherosclerosis)，自身免疫性心肌炎(autoimmunemyocarditis)， 白细胞粘附缺陷(leukocyte adhesion deficiency)，系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus)(SLE)，亚急性皮肤红斑狼疮(subacute cutaneouslupus erythematosus)，盘状狼疮(discoid lupus)，狼疮性脊髓炎 (lupus myelitis)，狼疮性大脑炎(lupus cerebritis)，青少年型糖尿病 (juvenile onset diabetes)，多发性硬化病(MS)，变应性脑脊髓炎(allergic encephalomyelitis)，视神经脊髓炎(neuromyelitis optica)，风湿热(rheumatic fever)，西登哈姆舞蹈病(Sydenham′schorea)，与由细胞因子和T淋巴细 胞介导的急性和迟发型超敏反应(acute and delayedhypersensitivity)相关 的免疫应答，结核病(tuberculosis)，结节病(sarcoidosis)，肉芽肿病 (granulomatosis)，包括韦格纳肉芽肿(Wegener′s granulomatosis)和丘- 施病(Churg-Strauss disease)，粒细胞缺乏(agranulocytosis)，血管炎病 (vasculitis)(包括超敏性血管炎/脉管炎(hypersensitivity vasculitis/angiitis)，ANCA和类风湿性血管炎(rheumatoid vasculitis))， 再生障碍性贫血(aplastic anemia)，戴-布贫血(Diamond Blackfan anemia)， 免疫性溶血性贫血(immune hemolytic anemia)，包括自身免疫性溶血性 贫血(autoimmune hemolytic anemia)(AIHA)，恶性贫血(perniciousanemia)，单纯红细胞再生障碍(pure red cell aplasia)(PRCA)，因子VIII 缺乏(FactorVIII deficiency)，血友病A(hemophilia A)，自身免疫性中 性粒细胞减少(autoimmuneneutropenia)，全血细胞减少(pancytopenia)， 白细胞减少(leukopenia)，包括白细胞血细胞渗出的疾病(diseases involving leukocyte diapedesis)，中枢神经系统(CNS)炎性病症，多器官损 伤综合征(multiple organ injury syndrome)，重症肌无力(myastheniagravis)，抗原-抗体复合物介导的疾病(antigen-antibody complex mediateddiseases)，抗肾小球基底膜病(anti-glomerular basement membrane disease)，抗磷脂抗体综合征(anti-phospholipid antibody syndrome)，变应 性神经炎(allergicneuritis)，贝赫切特病(Behcet disease)，卡斯尔曼综 合征(Castleman′s syndrome)，古德帕斯丘综合征(Goodpasture′s syndrome)，兰伯特-伊顿综合征(Lambert-EatonMyasthenic Syndrome)， Reynaud′s综合征，舍格伦综合征(Sjorgen′s syndrome)，约-斯综合征 (Stevens-Johnson syndrome)，实体器官移植排斥(solid organ transplantrejection)，移植物抗宿主病(graft-versus-host disease)(GVHD)，大疱性 类天疱疮(bullous pemphigoid)，天疱疮(pemphigus)，自身免疫性多内 分泌腺病(autoimmunepolyendocrinopathies)，血清阴性脊椎关节炎 (seronegativespondyloarthropathies)，莱特尔病(Reiter′s disease)，僵人 综合征(stiff-mansyndrome)，巨细胞动脉炎(giant cell arteritis)，免疫复 合物肾炎(immune complexnephritis)，IgA肾病(IgA nephropathy)，IgM 多发性神经病(IgM polyneuropathies)或IgM介导的神经病(IgM mediated neuropathy)，特发性血小板减少性紫癜(idiopathicthrombocytopenic purpura)(ITP)，血栓形成性血小板减少性紫癜(thromboticthrobocytopenic purpura)(TTP)，亨诺赫-舍恩莱茵紫癜(Henoch-Schonlein purpura)，自 身免疫性血小板减少症(autoimmune thrombocytopenia)，自身免疫性睾 丸和卵巢疾病(autoimmune disease of the testis and ovary)，包括自身免疫 性睾丸炎和卵巢炎(autoimmune orchitis and oophoritis)，原发性甲状腺机 能减退症(primaryhypothyroidism)；自身免疫性内分泌病(autoimmune endocrine diseases)，包括自身免疫性甲状腺炎(autoimmune thyroiditis)， 慢性甲状腺炎(chronic thyroiditis)(桥本甲状腺炎(Hashimoto′s Thyroiditis))，亚急性甲状腺炎(subacute thyroiditis)，特发性甲状腺机能 减退症(idiopathic hypothyroidism)，艾迪生病(Addison′s disease)，格雷 夫斯病(Grave′s disease)，自身免疫性多腺体综合征(autoimmune polyglandularsyndromes)(或多腺体内分泌综合征(polyglandular endocrinopathy syndromes))，I型糖尿病(还称为胰岛素依赖性糖尿病或 IDDM)；自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis)，淋巴样间质性肺炎 (lymphoid interstitial pneumonitis)(HIV)，闭塞性细支气管炎(非移植性) (bronchiolitis obliterans(non-transplant))，非特异性间质性肺炎 (non-specific interstitial pneumonia)(NSIP)，吉兰-巴雷综合征 (Guillain-BarréSyndrome)，大血管脉管炎(large vessel vasculitis)(包括风 湿性多肌痛(polymyalgiarheumatica)和巨大细胞(高安)动脉炎(giant cell(Takayasu′s)arteritis))，中血管脉管炎(medium vessel vasculitis)(包 括川崎病(Kawasaki′s disease)和结节性多发性动脉炎(polyarteritisnodosa))，结节性多发性动脉炎(polyarteritis nodosa)(PAN)，强直性脊 椎炎(ankylosing spondylitis)，贝格尔病(Berger′s disease)(IgA肾病)， 急进性肾小球肾炎(rapidly progressive glomerulonephritis)，原发性胆汁 性肝硬变(primary biliary cirrhosis)，口炎性腹泻(Celiac sprue)(麸质肠 病(glutenenteropathy))，冷球蛋白血症(cryoglobulinemia)，与肝炎相关 的冷球蛋白血症(cryoglobulinemia associated with hepatitis)，肌萎缩性侧 索硬化(ALS)，冠状动脉疾病(coronary artery disease)，家族性地中海热 (familial Mediterranean fever)，显微镜下多血管炎(microscopic polyangiitis)，寇甘综合征(Cogan′s syndrome)，Whiskott-Aldrich综合征 和血栓闭塞性血管炎(thromboangiitis obliterans)。在一些实施方案中， 所述炎性疾病是强直性脊柱炎，多发性硬化，系统性红斑狼疮(SLE)，类 风湿性关节炎，动脉粥样硬化，炎性肠病或克罗恩病。
传染性病毒的非限制性实例包括腺病毒，布尼亚病毒(例如，汉坦病 毒(Hantavirus))，疱疹病毒，乳多泡病毒，副粘病毒属，微小RNA病 毒，弹状病毒(例如，狂犬病病毒(Rabies))，正粘病毒(例如，流感病毒 (influenza))，痘病毒(例如，牛痘(Vaccinia))，呼肠孤病毒，反转录 病毒，慢病毒(例如，HIV)，黄病毒(例如，HCV)等。
术语“纤维化病症”或“纤维化疾病”是指以进行性和/或不可逆的 纤维化为特征的医学病况，其中在发炎或损伤组织内部和周围发生细胞外 基质的过量沉积。过量且持久的纤维化可以逐渐重塑和破坏正常的组织， 这可能导致受影响的器官的功能障碍和衰竭，最终导致死亡。纤维化病症 可以影响身体中的任何组织，并且通常由损伤引起。应该理解，仅由不进 展成致病状态的正常的伤口愈合过程引发的纤维化不被认为是纤维化病 症或本公开的疾病。“纤维化损伤”或“纤维化斑”是指纤维化的病灶区 域。用于本文时，“损伤”是指损害组织并且引起纤维化的事件。损伤可 以由外部因素引起，诸如机械损伤(例如，切割，手术)，暴露于射线， 化学品(例如，化疗，毒素，刺激物，烟)或传染剂(例如，细菌，病毒或寄生虫)。例如，损伤可以由慢性自身免疫性炎症、变态反应、HLA 不匹配(例如，移植物排斥)或缺血(即，“缺血事件”或“缺血”是指 限制对组织的血液供应的损伤，其导致组织损害或功能障碍，这可以由血 管问题、动脉粥样硬化、血栓形成或栓塞引起，并且可以影响多个组织和 器官；缺血事件可以包括，例如，心肌梗死，中风，器官或组织移植，或 肾动脉狭窄)。在某些实施方案中，导致纤维化病症的损伤可以是未知的 病因(即，特发性的)。
纤维化病症或纤维化疾病的非限制性实例包括肺纤维化，特发性肺纤 维化，囊性纤维化，肝纤维化(例如，肝硬化(cirrhosis))，心脏纤维化， 心内膜心肌纤维化，心房纤维化，纵隔纤维化，骨髓纤维化，腹膜后纤维 化，进行性巨块纤维化(progressive massivefibrosis)(例如，肺)，慢性肾 病，肾源性系统性纤维化，克罗恩病，肥大性瘢痕，瘢痕疙瘩，硬皮病， 系统性硬化病(例如，皮肤，肺)，athrofibrosis(例如，膝，肩，其他关节)，Peyronie′s病，迪皮特朗挛缩(Dupuytren′s contracture)，粘连性关节囊炎 (adhesivecapsulitis)，器官移植相关的纤维化(organ transplant associated fibrosis)，缺血相关的纤维化(ischemia associated fibrosis)等。
用于本发明任一方法所述的应用的治疗剂可以是具有或可能具有药 理学活性的任意组合物。药剂包括是已知的药物的化合物，药理学活性已 经鉴定但是进行进一步的治疗性干预的化合物，和是药理学活性筛选的集 合和文库的成员的化合物。在一些实施方案中，所述治疗剂是抗癌的，例 如，抗信号传导剂(例如，细胞稳定药)，如单克隆抗体或酪氨酸激酶抑 制剂；抗增殖剂；化疗剂(即，细胞毒性药)；激素治疗剂；和/或放射治 疗剂。
通常，所述治疗剂以治疗有效的量或剂量施用。治疗有效的量或剂量 将随数种因素而变化，包括选择的给药途径，组合物的配制，患者响应性， 病况的严重性，受试者的重量，和开药医师的判断。剂量可以随时间按个 体患者的需要增加或减少。在某些情形中，开始给与患者低剂量，然后增 加至该患者可耐受的有效剂量。有效剂量的确定充分在本领域技术人员的 能力之内。
治疗剂的给药途径可以是口服、腹膜内、经皮、皮下、通过静脉内或 肌内注射、通过吸入、局部、损伤内、输注；脂质体-介导的递送；局部， 鞘内，牙龈袋，直肠，支气管内，鼻，经粘膜，肠，眼部或耳部递送，或 本领域已知的任意其他的方法。
在一些实施方案中，治疗剂配制为药物组合物。在一些实施方案中， 药物组合物结合颗粒形式，保护性包衣，蛋白酶抑制剂，或渗透增强剂， 用于多种给药途径，包括肠胃外、肺部、鼻和口服给药途径。取决于给药 方法/模式，药物组合物可以以多种单位剂型施用。适当的单位剂型包括， 但不限于，粉剂，片剂，丸剂，胶囊，锭剂，栓剂，贴剂，鼻喷雾剂，注 射剂，可植入的缓释制剂等。
在一些实施方案中，药物组合物包含可用的载体和/或赋形剂。药用 载体包括任意的溶剂，分散介质，或生理学相容且优选不干扰或另外抑制 治疗剂的活性的包衣。优选地，所述载体适于静脉内、肌内、口服、腹膜 内、经皮、局部、或皮下给药。药用载体可以包含抑制或多种生理学可用 的化合物，例如，其起作用稳定所述组合物或增加或减少活性剂的吸收。 生理学可用的化合物可以包括，例如，碳水化合物，诸如葡萄糖，蔗糖， 或葡聚糖，抗氧化剂，诸如抗坏血酸或谷胱甘肽，螯合剂，低分子量蛋白 质，减少活性剂的清除或水解的组合物，或赋形剂或其他稳定剂和/或缓 冲剂。其他药用载体及其配制是公知的，并且通常记述在，例如，Remington： The Science and Practice of Pharmacy(雷明顿：制药科学和实践)中，第 21版，Philadelphia，PA.Lippincott Williams&Wilkins，2005。多种药用 赋形剂在本领域中是公知的，并且可以见于，例如，Handbook of PharmaceuticalExcipients(药物赋形剂手册)(第5版，Ed.Rowe等， Pharmaceutical Press，Washington，D.C.)。
C.使翻译谱正常化
在另一方面中，本发明的方法涉及使受试者中的翻译谱正常化。在一 些实施方案中，本发明提供鉴定使受试者中的翻译谱正常化的药剂或治疗 剂的方法。在一些实施方案中，本发明提供确认用于使疾病相关的翻译谱 正常化的靶标的方法。在一些实施方案中，所述方法包括：
(a)确定来自受试者的第一生物样品的第一翻译谱，其中所述第一翻 译谱包含多个基因的翻译水平；
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因的翻译水平的第二 翻译谱相比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样品来 自未患病的受试者；
(c)与所述第二翻译谱相比，鉴定在所述第一翻译谱中差异性翻译的 生物学途径的一个或多个基因，其中所述生物学途径选自蛋白合成途径， 细胞侵入/转移途径，细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转 运途径，翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径；
(d)使来自所述受试者的第二生物样品与所述药剂接触；
(e)确定关于所述第二生物样品的第三翻译谱，其中所述第三翻译谱 包含关于与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中鉴定为差异性翻译 的所述一个或多个基因的翻译水平；并且
(f)将在所述第三翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平与在 所述第一和第二翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平相比较；
其中，与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平相比， 更接近所述一个或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译水平的在所述第 三翻译谱中所述一个或多个基因的翻译水平将所述药剂鉴定为用于使所 述受试者中的翻译谱正常化的药剂。
在一些实施方案中，本发明提供使受试者中的翻译谱正常化的方法。 在一些实施方案中，所述方法包括：
向所述受试者施用已经选择作为使所述受试者中的翻译谱正常化的 药剂的药剂，其中所述药剂通过下述选择：
(a)确定来自所述受试者的第一生物样品的第一翻译谱，其中所述第 一翻译谱包含多个基因的翻译水平；
(b)将所述第一翻译谱与包含关于所述多个基因的翻译水平的第二 翻译谱相比较，其中所述第二翻译谱来自对照样品，其中所述对照样品来 自未患病的受试者；
(c)与所述第二翻译谱相比，鉴定在所述第一翻译谱中差异性翻译的 生物学途径的一个或多个基因，其中所述生物学途径选自蛋白合成途径， 细胞侵入/转移途径，细胞分裂途径，凋亡途径，信号转导途径，细胞转 运途径，翻译后蛋白修饰途径，DNA修复途径和DNA甲基化途径；
(d)使来自所述受试者的第二生物样品与所述药剂接触；
(e)确定关于所述第二生物样品的第三翻译谱，其中所述第三翻译谱 包含关于与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中鉴定为差异性翻译 的所述一个或多个基因的翻译水平；并且
(f)将在所述第三翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平与在 所述第一和第二翻译谱中关于所述一个或多个基因的翻译水平相比较；其 中，与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译水平相比，更接近 所述一个或多个基因在所述第二翻译谱中的翻译水平的在所述第三翻译 谱中所述一个或多个基因的翻译水平将所述药剂鉴定为用于使所述受试 者中的翻译谱正常化的药剂；
由此使所述受试者中的翻译谱正常化。
在某些实施方案中，本发明提供鉴定用于使与疾病(例如，癌症，炎 性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代 谢疾病，病毒感染或心肌病))相关的翻译谱正常化的药剂或药物候选分 子(即，候选治疗剂)的方法，其包括：
(a)确定已经与药剂或药物候选分子接触的疾病样品的多个基因的 第一翻译谱；
(b)确定来自(i)对照的非疾病样品或(ii)与所述药剂或药物候选分 子劫持的对照的非疾病样品的多个基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，将所述药剂或药物 候选分子鉴定为可用于使与疾病(例如，分别为，癌症，炎性疾病，自身 免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代谢疾病，病毒 感染或心肌病)相关的翻译谱正常化。
在某些实施方案中，本发明提供鉴定用于使与疾病(例如，癌症，炎 性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代 谢疾病，病毒感染或心肌病)相关的翻译谱正常化的药剂或药物候选分子 (即，候选治疗剂)的方法，其包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品；(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)与药 剂或候选药物分子接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译谱来自与所 述药剂或候选药物分子接触的疾病样品；
(b)与第二翻译谱相比，鉴定在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个 或多个基因；并且
(c)当来自步骤(b)的所述一个或多个差异性翻译的基因存在于所述 第三翻译谱中时，并且当与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻 译谱相比，其具有的翻译谱更接近所述一个或多个基因在所述第二翻译谱 中的翻译谱时，将所述药剂鉴定为使与所述疾病(例如，分别为癌症，炎 性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育疾病，代 谢疾病，病毒感染或心肌病)相关的翻译谱正常化的药剂或药物候选分子。
在某些实施方案中，本发明提供鉴定用于使疾病相关的翻译谱正常化 的药剂或药物候选分子(即，候选治疗剂)的方法，其包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品，(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)与药 剂或药物候选分子接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译谱来自与所 述药剂或药物候选分子接触的疾病样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且确定第二差异性翻译谱， 其包含与第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个 基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，将所 述药剂鉴定为用于使与所述疾病相关的翻译谱正常化的候选治疗剂。
在某些实施方案中，本发明提供确认用于使疾病相关的翻译谱正常化 的靶标的方法，其包括：
(a)确定来自与调节靶标的药剂接触的疾病样品的多个基因的第一 翻译谱；
(b)确定来自(i)对照的非疾病样品或(ii)与所述调节靶标的药剂接 触的对照的非疾病样品的多个基因的第二翻译谱；并且
(c)当所述第一翻译谱与所述第二翻译谱相当时，确认所述靶标为用 于使疾病相关的翻译谱正常化的靶标。
在某些实施方案中，本发明提供确认用于使疾病相关的翻译谱正常化 的靶标的方法，其包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品，(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)与调 节靶标的药剂接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译谱来自与调节靶 标的药剂接触的疾病样品；
(b)鉴定与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的 一个或多个基因；并且
(c)当来自步骤(b)的所述一个或多个差异性翻译的基因存在于所述 第三翻译谱中时，并且与所述一个或多个基因在所述第一翻译谱中的翻译 谱相比，其具有的翻译谱更接近所述一个或多个基因在所述第二翻译谱中 的翻译谱时，确认所述靶标为用于使与所述疾病相关的翻译谱正常化的靶 标。
在某些实施方案中，本发明提供确认用于使疾病相关的翻译谱正常化 的靶标的方法，其包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于多个基因，其中，(i)第一翻 译谱来自疾病样品，(ii)第二翻译谱来自(1)对照的非疾病样品或(2)与调 节靶标的药剂接触的对照的非疾病样品，和(iii)第三翻译谱来自与调节靶 标的药剂接触的疾病样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第 一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因，并且确定第二差异性翻译谱， 其包含与第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个 基因；并且
(c)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，确认 所述靶标为用于使疾病相关的翻译谱正常化的靶标。
在前述关于确认用于使疾病相关的翻译谱正常化的靶标的任一实施 方案中，所述靶标怀疑与疾病相关，与疾病间接相关，或与疾病(例如， 分别为炎性疾病，自身免疫疾病，纤维化病症，神经变性疾病，神经发育 疾病，代谢疾病，病毒感染，心肌病或癌症)相关。
在一些实施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少两个生物学途 径中每一个的一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实 施方案中，与所述第二翻译谱相比，来自至少三个生物学途径中每一个的 一个或多个基因在所述第一翻译谱中差异性翻译。在一些实施方案中，与 所述第二翻译谱相比，在所述第一翻译谱中，关于所述一个或多个基因的 翻译水平存在至少1.5-倍或至少2-倍的差异(例如，至少1.5-倍，至少2-倍，至少3-倍，至少4-倍，至少5-倍，至少6-倍，至少7-倍，至少8-倍， 至少9-倍，至少10-倍的差异或更多)。在一些实施方案中，所述第一、第 二和/或第三翻译谱包括关于基因组亚组的翻译水平，例如，关于基因组 中约0.1％，0.5％，1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％， 11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，25％， 30％，35％，40％，45％，50％或更多的翻译水平。在一些实施方案中， 所述第一、第二和/或第三翻译谱包括基因翻译水平的基因组范围的测量。
所述药剂可以是本文所述的任意药剂。在一些实施方案中，所述药剂 师肽、蛋白、抑制性RNA或小的有机分子。
为了比较多个翻译谱，例如，为了确定哪种翻译谱“更接近”给定的 实验翻译谱，在一些实施方案中，实验翻译谱在关于一个或多个基因或一 组所选的标记基因的翻译率、翻译效率或二者与来自一个或多个感兴趣的 参比翻译谱的该基因或基因标记相比具有至少1.5log2变化或差异(例如， 至少1.5，至少2.5，至少3，至少4，至少5，至少6，至少7，至少8， 至少9，至少10或更多个log2变化或差异，例如，增加或减少)。在一些 实施方案中，实验翻译谱在关于一个或多个基因或关于一组所选的标记基 因的翻译率、翻译效率或二者与来自一个或多个感兴趣的参比翻译谱的该 基因或基因标记相比具有至少2.5log2变化或差异。在一些实施方案中， 实验翻译谱在关于一个或多个基因或关于一组所选的标记基因的翻译率、 翻译效率或二者与来自一个或多个感兴趣的参比翻译谱的该基因或基因 标记相比具有至少3log2变化或差异。
在一些实施方案中，与一个或多个感兴趣的参比翻译谱相比，实验谱 在关于一组选择的标记基因的至少0.05％，0.1％，0.25％，0.5％，至少1％， 至少2％，至少3％，至少4％，至少5％，至少6％，至少7％，至少8％， 至少9％，至少10％，至少15％，至少20％，至少30％，至少40％，至少 50％，至少60％，至少70％，至少80％或至少90％或更多或关于整组选 择的标记基因的翻译率、翻译效率或二者中具有至少1.1log2变化。在一 些实施方案中，与一个或多个感兴趣的参比翻译谱相比，实验谱在关于一 组选择的标记基因的至少0.05％，0.1％，0.25％，0.5％，至少1％，至少 2％，至少3％，至少4％，至少5％，至少6％，至少7％，至少8％，至少 9％，至少10％，至少15％，至少20％，至少30％，至少40％，至少50％，至少60％，至少70％，至少80％或至少90％或更多或关于整组选择的标 记基因的翻译率、翻译效率或二者中具有至少2log2变化。在一些实施方 案中，与一个或多个感兴趣的参比翻译谱相比，实验谱在关于一组选择的 标记基因的至少0.05％，0.1％，0.25％，0.5％，至少1％，至少2％，至少 3％，至少4％，至少5％，至少6％，至少7％，至少8％，至少9％，至少10％，至少15％，至少20％，至少30％，至少40％，至少50％，至少60％， 至少70％，至少80％或至少90％或更多或关于整组选择的标记基因的翻 译率、翻译效率或二者中具有至少2.5log2变化。在一些实施方案中，与 一个或多个感兴趣的参比翻译谱相比，实验谱在关于一组选择的标记基因 的至少0.5％，至少1％，至少2％，至少3％，至少4％，至少5％，至少6％，至少7％，至少8％，至少9％，至少10％，至少15％，至少20％， 至少30％，至少40％，至少50％，至少60％，至少70％，至少80％，或 至少90％或更多或关于整组选择的标记基因的翻译率、翻译效率或二者 中具有至少4log2变化。
如本文所述，在第一条件下在第一和第二翻译谱之间差异性翻译的基 因在一个或多个不同的条件下可能展现出彼此“更接近的”翻译谱(即， 通过证实模式相似性的一系列配对比较鉴定的)(例如，当将正常样品同 与候选药剂接触的疾病样品相比时，在正常样品与疾病样品之间差异性翻 译的基因可能具有更相似的翻译谱；当将用已知的活性剂处理的疾病样品 同与候选药剂接触的疾病样品相比时，在疾病样品与用已知的活性剂处理的疾病样品之间差异性翻译的基因可能具有更相似的翻译谱)。在某些实 施方案中，当差异性翻译的基因所选部分的至少99％，95％，90％，85％， 80％，75％，70％，65％，60％，55％或50％、大部分差异性翻译的基因 或所有差异性翻译的基因分别表现出它们相对应的基因在参比翻译谱中 75％，70％，65％，60％，55％，50％，45％，40％，35％，30％或25％之 内的翻译谱时，测试翻译谱“更接近”参比翻译谱。在其他实施方案中，当 在实验和参比翻译谱中翻译的蛋白的量在约3.0log2，2.5log2，2.0log2， 1.5log2，1.1log2，0.5log2，0.2log2之内或更接近时，来自实验翻译谱的 差异性翻译的基因的所选部分、大部分差异性翻译的基因或所有差异性翻 译的基因具有的翻译谱“更接近”该基因在参比翻译谱中的翻译谱。在其 他实施方案中，当在实验和参比翻译谱中翻译的蛋白的量差别不超过约30％，25％，20％，15％，10％，5％，1％或更少时，来自实验翻译谱的差 异性翻译的基因的所选部分、大部分差异性翻译的基因或所有差异性翻译 的基因具有的翻译谱“更接近”该基因在参比翻译谱中的翻译谱。
在一些实施方案中，与感兴趣的参比差异性翻译谱相比，实验差异性 谱在关于一组选择的差异性翻译的基因的至少0.05％，至少0.1％，至少 0.25％，至少0.5％，至少1％，至少2％，至少3％，至少4％，至少5％， 至少6％，至少7％，至少8％，至少9％，至少10％，至少15％，至少20％， 至少30％，至少40％，至少50％，至少60％，至少70％，至少80％，或 至少90％或更多或关于整组所选的差异性翻译的基因的翻译率、翻译效 率或二者中具有至少1.0log2变化。在一些实施方案中，与感兴趣的参比 差异性翻译谱相比，实验差异性谱在关于一组选择的差异性翻译的基因的 至少0.05％，至少0.1％，至少0.25％，至少0.5％，至少1％，至少5％， 至少10％，至少15％，至少20％，至少30％，至少40％，至少50％，至 少60％，至少70％，至少80％，或至少90％或更多或关于整组所选的差 异性翻译的基因的翻译率、翻译效率或二者中具有至少2log2变化。在一 些实施方案中，与感兴趣的参比差异性翻译谱相比，实验差异性谱在关于 一组选择的差异性翻译的基因的至少0.05％，至少0.1％，至少0.25％，至 少0.5％，至少1％，至少5％，至少10％，至少15％，至少20％，至少30％， 至少40％，至少50％，至少60％，至少70％，至少80％，或至少90％或 更多或关于整组所选的差异性翻译的基因的翻译率、翻译效率或二者中具 有至少3log2变化。在一些实施方案中，与感兴趣的参比差异性翻译谱相 比，实验差异性谱在关于一组选择的差异性翻译的基因的至少0.05％，至 少0.1％，至少0.25％，至少0.5％，至少1％，至少5％，至少10％，至少 15％，至少20％，至少30％，至少40％，至少50％，至少60％，至少70％， 至少80％，或至少90％或更多或关于整组所选的差异性翻译的基因的翻 译水平中具有至少4log2变化。
如本文所述，在第一样品与对照之间的差异性翻译谱可能与在第二 样品与所述对照之间的差异性翻译谱是“相当的”(例如，在疾病样品与 用已知的活性化合物处理的疾病样品之间的差异性谱可能与在所述疾病 样品同与候选药剂接触的疾病样品之间的差异性谱是相当的；在疾病样品 与非疾病的(正常)样品之间的差异性谱可能与在所述疾病样品同与候选 药剂接触的疾病样品之间的差异性谱是相当的)。在某些实施方案中，当 差异性翻译的基因所选部分的至少99％，95％，90％，80％，70％，60％， 50％，25％或10％、或大部分差异性翻译的基因或所有差异性翻译的基因 谱表现出它们相对应的基因在参比翻译谱中75％，70％，65％，60％，55％， 50％，45％，40％，35％，30％，或25％之内的翻译谱时，测试差异性翻 译谱与参比差异性翻译谱是“相当的”。在其他实施方案中，当在实验和 参比差异性翻译谱中翻译的蛋白的量在约3.0log2，2.5log2，2.0log2， 1.5log2，1.0log2，0.5log2，0.2log2之内或更接近时，包括差异性翻译的 基因的所选部分或所有差异性翻译的基因的差异性翻译谱具有与该基因 在参比差异性翻译谱中的差异性翻译谱“相当的”差异性翻译谱。在其他 实施方案中，当在实验和参比差异性翻译谱中翻译的蛋白的量差别不超过 约50％，45％，40％，35％，30％，25％，20％，15％，10％，5％，1％或 更少时，包括差异性翻译的基因的所选部分或所有差异性翻译的基因的差 异性翻译谱具有与该基因在参比差异性翻译谱中的差异性翻译谱“相当 的”差异性翻译谱。
在一些实施方案中，有此需要的受试者是患有已知或怀疑蛋白翻译是 异常的致病状况的受试者。在一些实施方案中，所述受试者患有其中已知 异常的翻译是所述致病状况的原因的病况。在某些实施方案中，所述受试 者患有改变异常的翻译(例如，增加或减少)将预防、改善或治疗所述致 病状况的致病状况。在某些实施方案中，靶标与选自下述的疾病相关：炎 性疾病、自身免疫疾病、纤维化病症、神经变性疾病、神经发育疾病、代 谢疾病、病毒感染、心肌病或癌症。
VIII.实施例
提供下述实施例以举例说明而不是限制所要求的发明。
实施例1：利用核糖体谱分析产生在癌症中翻译控制的mTOR靶标的综 合图谱
磷脂酰肌醇-3-OH激酶(PI(3)K)-AKT信号传导途径的下游，mTOR 与raptor或rictor组装形成两种独特的复合物：mTORC1和mTORC2。 mTORC1蛋白合成下游的主要调控剂是4EBP1(还称为EIF4EBP1)和 p70S6K1/2。4EBP1负调节eIF4E，其是用于帽-依赖性翻译的关键限速起 始因子。mTORC1对4EBP1的磷酸化引起其与eIF4E解离，允许在mRNAs 的5′端的翻译起始复合物的形成。p70S6K1/2的mTOR-依赖性的磷酸化 还促进翻译起始以及延伸。在本实施例中，核糖体谱分析以密码子-对-密 码子分辨率描绘出在mTOR的药理学抑制下癌症基因组的翻译景观。该 方法提供致癌mTOR信号传导下游翻译控制的mRNAs的基因组范围的 表征，并且描绘其在癌症发展中的功能作用。
在晚期人前列腺癌中，mTOR几乎100％被解除调控，并且在小鼠模 型中的遗传发现暗示在前列腺癌起始中的mTOR超活化。鉴于mTOR在 前列腺癌中的关键作用，PC3人前列腺癌细胞(其中mTOR被组成型超 活化)用于描绘完全或部分mTOR抑制时的翻译控制的基因表达网络。 优化核糖体谱分析来定量性评估癌细胞中基因组范围的核糖体占据。简言 之，将核糖体-保护的mRNA片段深度测序，以确定在翻译特异性mRNAs 中结合的核糖体的数目(见图6a和下文的实施例6(“方法”))。
用mTOR ATP位点抑制剂PP242(Feldman等，PLoS Biol.7：e38(2009)； Hsieh等，Cancer Cell 17：249-261(2010))处理PC3细胞显著抑制三种主要 的下游mTOR效应剂4EBP1、p70S6K1/2和AKT的活性。相反，别构 mTOR抑制剂雷帕霉素仅阻断这些细胞中的p70S6K1/2活性(图6b)。在从 头蛋白合成中的变化之前的短至3小时的药物处理用来通过核糖体谱分 析捕获mTOR-依赖性基因表达中的直接变化并且最小化补偿性的反馈机 制(图6c-f)。
与雷帕霉素处理相比，在PP242处理时，核糖体谱分析揭示的144 种靶标mRNAs在翻译水平选择性减少(log2≤-1.5(假发现率＜0.05))， 在转录中具有有限的改变(图1a，7a-b和8-10，表3，表5，表6，和表 7)。在该时间点雷帕霉素处理没有显著影响基因表达的事实与mTOR活 性的不完全、别构抑制相一致(图6b)。通过监测翻译80S核糖体的足迹， 这些发现表明PP242的作用主要在翻译起始水平上，并且不在延伸水平 (图8)。已经提议由mTOR翻译调节的mRNAs可能包含具有复杂的RNA 二级结构的长的5′不翻译区(5′UTRs)。相反，核糖体谱分析揭示mTOR- 响应性5′UTRs具有较不复杂的特征(图1b-d)，这提供研究使得这些mRNAs变得mTOR-敏感的调节元件的性质的独特的数据库。之前已经表 明，一些mTOR翻译调节的mRNAs，主要显著地是参与蛋白合成的那些， 具有由独特的反式作用因子调节的5′端寡嘧啶片段(5′TOP)。在144种 mTOR-敏感的靶基因中，68％具有5′TOP(见表1)。另外，在63％的mTOR 靶mRNAs的5′UTRs内鉴定出另一种5′UTR共有序列，称为富含嘧啶 的翻译元件(PRTE)(P＝3.2 x 10-11)。该PRTE元件，与5′TOP序列不同， 由在位置6的不变的尿苷侧连嘧啶组成，并且不在5′UTR的+1位置(图 7c和表2)。发现89％的mTOR-响应性基因具有PRTE和/或5′TOP，这 使得一种活两种序列的存在成为mTOR敏感性的强预测剂(图7d和表3)。 显著地，由独特的转录起始位点产生的mRNA同种型可以具有5′TOP和 PRTE二者。鉴于包含PRTE和5′TOP二者的mRNAs的显著数目，在这 些调节元件之间可能存在功能性相互影响。另外，这些发现表明PRTE赋 予对4EBP1活性的翻译控制特异性。
令人惊讶地，mTOR-敏感性基因分类为独特的功能性范畴，其可以 促进癌症发生和进展，包括细胞侵入(P＝0.009)，细胞增殖(P＝0.04)，代 谢(P＝0.0002)和蛋白修饰的调节剂(P＝0.01)(图1e)。最大部分的 mTOR-响应性mRNAs簇集成由翻译机制的主要组分组成的节点(node)： 70种核糖体蛋白，6种延伸因子，和4种翻译起始因子(P＝7.5 x 10-82)(图 1e)。因此，该种类的mTOR-响应性mRNAs可能代表维持癌细胞升高的 蛋白合成能力的重要的调节。
mTOR翻译调节的基因的第二大节点包含该过程的真正细胞侵入和 转移mRNAs和推定的调节剂(图1e)。该组包括YB1(Y-盒结合蛋白1； 也称为YBX1)，波形蛋白，MTA1(转移相关的1)和CD44(图11a)。YB1 调节侵入基因网络的转录后表达。波形蛋白，即中间丝状蛋白，在于细胞 侵入相关的上皮-到-间质过渡过程中是高度上调的。MTA1，即推定的染 色质-重塑蛋白，在侵入的人前列腺癌中过表达，并且已经表现出通过促 进新血管发生而驱动癌症转移。CD44通常在肿瘤-起始细胞中过表达，并 且参与前列腺癌转移。与其作为mTOR-敏感性基因的状态一致，YB1、 波形蛋白、MTA1和CD44都具有PRTE(表2)。波形蛋白和CD44还具 有5′TOP(表3)。为了检测PRTE在调节翻译控制中的功能作用，将YB1 的5′UTR内的PRTE突变，这使得YB1 5′UTR对4EBP1的抑制不敏感(图 11b)。这些发现突出了可以在mTOR激活时调节mRNAs的子集的翻译控 制的新型顺式调节元件。此外，核糖体谱分析揭示了有致癌性mTOR信 号传导介导的出乎意料的转录物-特异性翻译控制，包括独特的一组促侵 入和转移的基因。
表5.翻译调节的PP242-响应性基因的平均列表
表6.在PC3细胞中用雷帕霉素(50nM)或PP242(2.5μM)进行3小时处 理后雷帕霉素-敏感性翻译调节的基因的列表。
表7.PP242和雷帕霉素转录靶标。
*log2倍数变化
实施例2：促侵入mRNAs经由mTOR翻译
为了将用于核糖体谱分析中的mTOR药理学工具的应用延伸至新鉴 定的mTOR-敏感性细胞侵入基因标记的功能表征，开发了新的临床级别 的mTOR ATP位点抑制剂，其来源于PP242化学构架。简言之，进行吡 唑并嘧啶衍生物的结构-指导的优化，这改善口服利用度，同时保留mTOR 激酶功效和选择性。选择mTOR的ATP位点抑制剂基于其高功效(1.4nM 抑制常数(Ki))、对mTOR的选择性、低分子量和有利的制药特性用于临 床研究。
使用PP242或新的(或优化的)mTOR ATP位点抑制剂，在6小时 的治疗(在从头蛋白合成中的任意减少之前)开始在PC3细胞中在蛋白 而非转录物水平上观察到YB1、MTA1、波形蛋白和CD44的表达的选择 性减少(图1f，6c-d，12和13)。相反，雷帕霉素处理没有改变它们的表 达(图1g和12a)。使用广泛组的独特组织学来源的转移细胞系观察到类似 的发现(图14)。四种基因的侵入标记(YB1，MTA1，波形蛋白和CD44) 由mTOR超活化正向调节，原因在于沉默PTEN表达增加它们的蛋白而 不是mRNA表达水平(图15)。接下来，研究了mTOR ATP位点抑制剂对 前列腺癌细胞迁移和侵入的影响。mTOR的ATP位点抑制剂，而不是雷 帕霉素，降低PC3前列腺癌细胞的侵入潜力(图2a)。此外，mTOR的ATP 位点抑制剂在6小时治疗开始抑制癌细胞迁移，与当促侵入基因表达的减 少明显时精确地相关，但是在细胞周期或整体总蛋白合成中的任意变化之 前(图2b-c，6c，6e，6f，12b和16)。
在包括促侵入标记的基因中，已经表明YB1直接作用为翻译因子控 制较大组的参与乳腺癌细胞侵入的基因的表达。显著地，当在PC3细胞 中YB1敲低时，YB1翻译调节的靶标mRNAs，包括SNAIL1(还称为 SNAI)，LEF1和TWIST1，在蛋白而非转录物水平上减少(图17和18)。 为了确定YB1在前列腺癌细胞侵入中的功能作用，在PC3细胞中沉默 YB1基因表达，并且观察到细胞侵入中50％的减少(图2d)。类似地，MTA1、 CD44或波形蛋白的敲低还抑制前列腺癌细胞侵入(图2d和17)。这些 mTOR靶标mRNAs可以充分赋予原代前列腺细胞侵入特征，原因在于 YB1和/或MTA1(图19a)在BPH-1细胞(未转化的前列腺上皮细胞系) 中的过表达，以加和方式增加这些细胞的侵入能力(图2e)。显著地，在敲 低或过表达两种研究中，YB1和MTA1对细胞侵入的作用独立于对细胞 增殖的任何作用(图19b-c)。因此，由致癌性mTOR信号传导对促侵入 mRNAs的翻译控制改变上皮细胞迁移和侵入的能力，这是癌症转移的主 要特征。
实施例3：分析mTOR翻译效应剂
为了确定促侵入基因在翻译水平通过何种分子机制调节和这些 mRNAs为什么对mTOR的ATP位点抑制剂敏感而不是对雷帕霉素敏感， 我们研究了下游翻译调节剂mTORC1、4EBP1和/或p70S6K1/2是否控制 这些mTOR-敏感性靶标的表达。产生稳定表达多西环素-诱导的4EBP1 显性-失活突变体(4EBP1M)的人前列腺癌细胞(图3a)(Hsieh等.，Cancer Cell17：249-261(2010))。该突变体结合eIF4E，减少其超活化而不抑制一 般的mTORC1功能(图20a)。显著地，4EBP1M的表达不改变整体蛋白合 成(图20b)，这可能是由于内源性的4EBP1和4EBP2蛋白保留其结合 eIF4E的能力(图24c)。当诱导4EBP1M时，YB1、波形蛋白、CD44和MTA1在蛋白而非mRNA水平上减少(图3b-c和24d)。
接着，我们检测了mTOR的ATP位点抑制剂是否通过4EBP-eIF4E 轴减少四种侵入基因的表达。显著地，在PC3细胞中敲低4EBP1和4EBP2 或使用4EBP1和4EBP2双重敲除小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)(Dowling 等.，Science 328：1172-1176(2010))降低mTOR的ATP位点抑制剂减少这 些促侵入mRNAs的表达的能力(图3d-e和21)。此外，消除mTORC2活 性对这些mRNAs的表达或针对mTOR的ATP位点抑制剂的响应性没有 影响(图3f和22a-c)。然后，我们确定了4EBP1M对人前列腺癌细胞侵入 的影响。4EBP1M的表达导致前列腺癌细胞侵入的显著减少而没有影响细 胞周期，而DG-2没有影响(图3g和22d)。这些发现证明致癌性mTOR下 游的eIF4E超活化调节促侵入mRNAs的翻译控制，并且为mTOR ATP 位点抑制剂对该基因标记的选择性靶向提供解释。
实施例4：在体内检验细胞侵入网络
CK5+和CK8+前列腺上皮细胞二者都已经参与了在失去PTEN时的前 列腺癌的起始(Wang等.，Nature 461：495-500(2009)；Mulholland等.， CancerRes.69：8555-8562(2009))。由于其展现出独特的癌症发育阶段(前 列腺上皮内瘤形成，侵入性腺癌和转移)，Ptenloxp/loxp；Pb-cre(PtenL/L)小鼠 是一个理想的前列腺癌模型(Wang等.，Cancer Cell 4：209-221(2003))。然 而，YB1、波形蛋白、CD44和MTA1在前列腺基底(CK5+)和腔(CK8+)上 皮细胞中的表达模式还没有得到表征。
因此，我们分析了它们在PtenL/L前列腺癌小鼠模型中的表达，其中 mTOR被组成型超活化。YB1位于CK5+和CK8+前列腺上皮细胞的细胞质和核中，这与其在两个细胞区室之间穿梭的能力相一致(图4a-b，23a-b)。在两种细胞型中，MTA1表达仅在核中(图4c-d)。在CK5+和CK8+上皮细胞的子集中观察到CD44的表达(图4e-f)。CD44，连同其他细胞表面标记，已经用来分析罕见的前列腺干细胞群体(Leong等.，Nature 456:804-818 (2008))。相反，在每种细胞型中没有检测到波形蛋白(图4g)。接着，确定了mTOR超活化对促侵入基因标记的表达模式的影响。与野生型相比，在PtenL/L腔和基底上皮细胞中，YB1、MTA1和CD44蛋白水平，而不是转录物水平显著增加(图4h和23c–e)。这些研究揭示了在前列腺上皮细胞的癌症起始子集中mTOR超活化下游基因表达的独特的、翻译控制性特征。
实施例5：靶向前列腺癌转移
在PtenL/L小鼠中RAD001(rapalog)相对于mTOR的ATP位点抑制剂 的临床前试验中，在用mTOR的ATP位点抑制剂处理后，4EBP1和 p70S6K1/2的磷酸化完全恢复至野生型水平，而RAD001仅减少 p70S6K1/2的磷酸化水平(图24a-b)。然后，确定了在前列腺癌独特的阶段 过程中完全相对于部分mTOR抑制的细胞结果。使用mTOR的ATP位点 抑制剂处理在PtenL/L小鼠中导致前列腺上皮内瘤形成(PIN)50％的减少， 这与减少的增殖和十倍增加的凋亡相关(图24d–f)。显著地，在PtenL/L小 鼠中mTOR的ATP位点抑制剂处理的独特的细胞毒性特性得到前列腺癌 体积的显著减小的证实。另外，并且与这些发现一致，mTOR的ATP位点抑制剂在多种癌细胞系中诱导程序化细胞死亡(图25a-b)。相反， RAD001处理主要具有导致仅部分PIN损伤消退的细胞增殖抑制作用，这 与细胞增殖的有限减少和对凋亡没有显著的影响相关(图24c–f)。
通过检验mTOR的ATP位点抑制剂处理对促侵入基因标记和前列腺癌转移的影响而扩展临床前试验，前列腺癌转移是难以治愈的并且是患者死亡的主要原因。细胞侵入是转移的至关重要的第一步，是全身扩散所必需的。在PtenL/L小鼠中，在PIN发作后，到12个月，一部分前列腺表现出腔上皮细胞侵入的特征(图5a和25c)。12月龄后，PtenL/L小鼠发展了淋巴结转移，并且这些细胞保持YB1和MTA1的强表达(图5b)。这些发现 直接扩展到人前列腺癌患者样品，其中观察到，从正常的前列腺到耐去势 前列腺癌(CRPC)(该疾病与增加的转移潜能相关的晚期形式)，YB1表达 水平以逐步的方式增加(图5c)。在MTA1中已经观察到相似的增加(Hofer 等.，Cancer Res.64：825-829(2004))。
在人前列腺癌中，表现出侵入特征的高级原发瘤比低级非侵入性肿瘤 更可能发展全身性转移。显著地，用mTOR的ATP位点抑制剂处理完全 阻断前列腺中局部的侵入性前列腺癌的进展，并且深入一种远端转移瘤的 总数量和尺寸(图5d-f)。这与在PtenL/L小鼠中在侵入前PIN损伤内在特定 上皮细胞型中YB1、波形蛋白、CD44和MTA1在蛋白水平而非转录物水 平的表达的显著减少相关(图5g和图23c)。总之，这些发现揭示了致癌性 mTOR信号传导在控制促侵入翻译程序中出乎意料的作用，其与前列腺 癌的致死性转移形式一起可以有效地用临床相关的mTOR ATP位点抑制 剂靶向。这些发现还证明了翻译谱可以用来鉴定或确定用于治疗性干预的 靶标，诸如在癌症中得到调控的基因。
实施例6：方法
小鼠。Ptenloxp/loxp和Pb-cre小鼠分别由Jackson实验室(Jackson Laboratories)和人癌症小鼠模型协会(Mouse Models of Human Cancers Consortium，MMHCC)获得，并且保持为C57BL/6背景。将小鼠维持在 特定的无病原体条件下，并且依照由UCSF机构动物护理和使用委员会 (Institutional Animal Care and Use Committee of UCSF)核准的机构指导 进行实验。
细胞培养和试剂。人细胞系获自ATCC并且在具有ATCC提议的补 充物的适当的培养基中维持。野生型mSin1-/-，和4EBP1/4EBP2双敲除 MEFs按之前所述培养(Dowling等.，Science 328：1172-1176(2010)；Jacinto 等.，Cell 127：125-137(2006))。SMART载体2.0(Thermo Scientific)慢病毒 shRNA构建体用来敲低PTEN(SH-003023-02-10)。为了产生GFP-标记的 PC3细胞，使用包含TurboGFP(S-004000-01)的SMART载体2.0慢病毒 空载体对照颗粒。对照(D-001810-01)、YB1(L-010213)、MTA1(L-004127)、 CD44(L-009999)、波形蛋白(L-003551)、rictor(LL-016984)、4EBP1 (L-003005)和4EBP2(L-018671)汇集的siRNAs购自Thermo Scientific。除 非另外指明，mTOR的ATP位点抑制剂INK128和PP242在基于细胞的 测定中以200nM和2.5μM使用。RAD001获自LC实验室(LC Laboratories)。DG-2在基于细胞的测定中以20μM使用。雷帕霉素购自 Calbiochem并且在基于细胞的测定中以50nM使用。多西环素(Sigma)在 4EBP1M诱导测定中以1μgml-1使用。Lipofectamine 2000(Invitrogen)用于 以siRNA转染癌细胞系。Amaxa Cell Line Nucleofector试剂盒R(Lonza) 用于以过表达载体电穿孔BPH-1细胞。4EBP1M在之前已经描述过(Hsieh 等.，Cancer Cell 17：249-261(2010))。
质粒。pcDNA3-HA-YB1由V.Evdokimova提供。 pCMV6-Myk-DDK-MTA1购自Origene。pGL3-启动子购自Promega。为 了将YB1的5′UTR克隆到pGL3-启动子中，从PC3cDNA扩增YB1完 整的5′UTR序列。PCR片段用HindIII和NcoI消化，并且连接到pGL3- 启动子相对应的位点。在YB1 5′UTR(UCSC kgID uc001chs.2)位置+20-34 的PRTE序列使用QuikChange位点定向诱变试剂盒按照供应商的流程 (Stratagene)进行突变。
核糖体谱分析。将PC3细胞雷帕霉素(50nM)或PP242(2.5μM)处理3 小时。然后将细胞用环己酰亚胺(100μgm1-1)处理，并且在培养皿中进行 去污剂裂解。将裂解物用DNA酶处理，并且澄清化，采集样品用于 RNA-seq分析。将裂解物通过核酸酶处理进行核糖体足迹分析。纯化核 糖体-保护的片段，并且由这些片段以及从未用核酸酶处理的裂解物纯化 的聚(A)mRNA产生深入测序文库。这些文库通过在Illumina GAII上测 序进行分析。
每次测序运行产生大约2000-2500万次粗读数/样品，其中500-1200 万次独特的读数用于后续分析。将核糖体足迹和RNA-seq测序读数针对 来自UCSC已知的基因数据库GRCh37/hg19的转录物文库进行比对。每 次读数前25个核苷酸用Bowtie进行比对，然后将该初始比对扩展包括该 测序读数的完整片段来源的部分，而排除接头序列。然后，使用在读取的 序列和参比序列(由转录物片段接着接头序列组成)之间仅总共具有0 或1个错配的读数，对每个基因的规范转录物构建读数密度分布。基于总 片段长度，将足迹读数分配到比对的位置+15至+17的A位点核苷酸； mRNA读数分配到比对的第一个核苷酸。然后计算每个密码子平均读数 密度的每种转录物的编码序列，排除前15个和后5个密码子，它们可能 表现出非典型的核糖体累积。
平均读数密度用作mRNA丰度(RNA-seq读数)和蛋白合成(核糖体 谱分析读数)的量度。对于大部分分析，将基因滤过，以在相关的RNA-seq 样品中需要至少256次读数。将翻译效率计算为核糖体足迹读数密度与 RNA-seq读数密度的比率，按比例，以在排除调节的基因后将中值基因 的翻译效率标准化为1.0(对于所有基因中值，在标准化后，log2倍数变化±1.5)。蛋白合成、mRNA丰度和翻译效率中的变化类似地计算为不同 样品之间读数密度的比率，将其标准化以为中值基因提供1.0的比率。该 标准化校正对不同文库获得的测序读数绝对数中的差异。对由所有的处理 条件，3,977(复制1)和5,333(复制2)中独特的mRNAs通过对于单基因定 量预先设定的256次读数的读数阈值。
蛋白质印迹分析。使用特异性针对磷酸-AKTS473(Cell Signaling)，AKT (CellSignaling)，磷酸-p70S6KT389(Cell Signaling)，磷酸-rpS6S240/244(Cell Signaling)，rpS6(Cell Signaling)，磷酸-4EBP1T37/46(Cell Signaling)，4EBP1 (Cell Signaling)，4EBP2(Cell Signaling)，YB1(Cell Signaling)，CD44(Cell Signaling)，LEF1(CellSignaling)，PTEN(Cell Signaling)，eEF2(Cell Signaling)，GAPDH(Cell Signaling)，波形蛋白(BD Biosciences)，eIF4E (BD Biosciences)，Flag(Sigma)，β-肌动蛋白(Sigma)，MTA1(Santa Cruz Biotechnology)，Twist(Santa Cruz Biotechnology)，rpL28(SantaCruz Biotechnology)，HA(Covance)和rictor(Bethyl Laboratory)的抗体，按之前 所述(Hsieh等.，Cancer Cell 17：249-261(2010))进行蛋白质印迹分析。
qPCR分析。使用Pure Link RNA迷你试剂盒(Invitrogen)利用供应商 关于用TRIzol试剂(Invitrogen)提取RNA的流程分离RNA。将RNA用 Pure Link DNA酶(Invitrogen)进行DNA酶处理。将DNA酶处理的RNA 用关于RT-PCR(Invitrogen)的SuperScript III第一链合成系统转录为 cDNA，并且用1μl cDNA运行SYBR绿色检测qPCR测定(SYBR Green Supermix和MyiQ2，Biorad)。引物以200nM使用。
5′UTR分析。使用来自UCSC基因组浏览器(GRCh37/hg19)的已知 的基因ID获得144种下调的mTOR靶基因的5′UTRs。通过Wilcoxon双 侧检验比较靶标相对于非靶标mRNAs的5′UTR长度，％G+C含量和吉 布斯自由能。关于基序引出(Motif Elicitation(MEME))和发现个体基序 存在(Find Individual Motif Occurrences(FIMO))的多个Em(预测最大化) 用于导出PRTE，并且与3,000种基因的背景列表相比，确定其在144种 mTOR-敏感性基因中的富集。转录起始位点数据库(DBTSS Release 8.0) 用来鉴定在所述144种mTOR靶基因中推定的5′TOP基因和推定的转录 起始位点。
荧光素酶测定。将PC3 4EBP1M细胞用1μgml-1多西环素(Sigma)处理 24小时。将细胞用lipofectamine 2000(Invitrogen)转染多种pGL3-启动子 构建体。24小时后，收集细胞。整分20％的细胞用于RNA分离。其余的 细胞用于按照供应商的流程(Promega)进行荧光素酶测定。在Glomax 96- 孔平板光度计(Promega)上测量样品的荧光素酶活性。将萤火虫荧光素酶 活性针对荧光素酶mRNA表达水平标准化。
激酶测定。使用LanthaScreen激酶试剂盒试剂(Invitrogen)按照供应商 的流程测定mTOR活性。PI(3)K HTRF测定试剂盒(Millipore)按照供应商 的流程测定PI(3)Kα，β，γ和δ活性。利用20μM至0.1nM范围内的浓 度(12-点曲线)计算获得50％的酶活性抑制所需要的mTOR的ATP位点 抑制剂的浓度(IC50)。使用非线性回归模型(GraphPad Prism 5)确定IC50值。
细胞增殖测定。将PC3细胞用适当的药物处理48小时，并且使用细 胞滴定-Glo发光试剂(Cell Titer-Glo Luminescent reagent)(Promega)按照 供应商的流程测量增殖。利用20.0μM至0.1nM范围内的浓度(12-点曲 线)计算获得50％的酶活性抑制所需要的mTOR的ATP位点抑制剂的浓 度(IC50)。
小鼠异种移植研究。将裸鼠在右肩胛下区域皮下接种5 x 106个 MDA-MB-361细胞。待肿瘤达到150-200mm3的尺寸后，将小鼠随机分配 为赋形剂对照或治疗组。mTOR的ATP位点抑制剂配制在5％ polyvinylpropyline、15％NMP、80％水中，并且通过口腔管饲法每天以 0.3mgkg-1和1mgkg-1施用。
药物代谢动力学分析。利用线性梯形法则由浓度数据计算血浆药物浓 度相对于时间曲线下面积AUC(O-tlast)和AUC(O-inf)。由清除率常数(lz)计算血 浆中的终止t1/2，所述清除率常数通过线性回归分析估测为血浆浓度相对 于时间曲线的对数-线性终止部分的斜率。利用F＝AUC(O-tlast)，poDi.v.)/ AUC(O-last)，ivDp.o.)x 100％计算生物利用度(F)，其中Di.v.和Dp.o.分别是静脉 内和口服剂量。Cmax是口服给药后血浆中的最高药物浓度。Tmax是在血管外给药药物后观察到Cmax的时间。Tlast是可以测量到可定量的药物浓度的 最后的时间点。
多核糖体分析。将PC3细胞用DMSO或mTOR的ATP位点抑制剂(100 nM)处理3小时。将细胞重悬在包含100μgml-1环己酰亚胺(Sigma)的PBS 中，并且在冰上温育10分钟。将细胞在4℃以300g离心5分钟，并且 在10mM Tris-HCl pH 8，140mM NaCl，5mM MgCl2，640U ml-1RNA 酶，0.05％NP-40，250μg ml-1环己酰亚胺，20mM DTT和蛋白酶抑制剂 中裂解。将样品在冰上温育20分钟，然后以3,300g离心5分钟一次，以 9,300g离心5分钟一次，在每次离心后分离上清。将裂解物上样到包含 0.1mg ml-1肝素和2mM DTT的10-50％蔗糖梯度上，并且在4℃以37,000 r.p.m.离心2.5小时。然后，将样品在梯度分级分离系统(ISCO)上分级。从 所有的级分中提取RNA，并且在TBE-琼脂糖凝胶上运行，以显现18S和 28S rRNA。发现级分7-13与多核糖体级分相对应，并且用于进一步的 qPCR分析。
[35S]代谢标记。在不含甲硫氨酸的DMEM(Invitrogen)中预温育后， 将具有或不具有所示的处理的PC3或PC3 4EBP1M细胞用30μCi[35S]-甲 硫氨酸温育1小时。利用标准蛋白裂解物流程制备细胞，在10％SDS聚 丙烯酰胺凝胶上解析，并且转移到PVDF膜(Bio-Rad)上。将膜在放射自 显影胶片(Denville)上曝光24小时并且显影。
细胞周期分析。将适当处理的PC3、BPH-1或PC3-4EBP1M细胞在 -20℃在70％乙醇中固定过夜。然后，用PBS洗涤细胞，并且用RNA酶 (Roche)处理30分钟。该温育后，将细胞渗透化处理，并且用在0.1％吐 温，0.1％柠檬酸钠溶液中的50μgml-1碘化丙啶(Sigma)处理。使用BD FACS Caliber(BD Biosciences)获取细胞周期数据，并用FlowJo(v.9.1)分 析。
凋亡分析。将适当处理的LNCaP和A498细胞用膜联蛋白V-FITC(BD Biosciences)和碘化丙啶(Sigma)按照供应商的使用说明进行标记。使用BD FACS Caliber(BDBiosciences)获取PI/膜联蛋白数据，并用FlowJo(v.9.1) 分析。
基质胶侵入测定。按照供应商的使用说明使用BioCoat基质胶侵入室 (改进的Boyden室测定；BD Biosciences)。
细胞迁移的实时成像。在聚-D-赖氨酸包被的室盖玻片载玻片 (Lab-Tek)中进行GFP-标记的PC3细胞的实时成像。将PC3GFP细胞涂板， 并允许粘附24小时。将孔用P200移液管头戳伤(wounded)。用装备有 CO2-和温度-控制室和延时追踪系统的IX81 Olympus宽视野荧光显微镜 对室载玻片成像。每2分钟拍摄来自DIC和GFP通道的图像，并用ImageJ 处理，并且使用局部极大值定中心校正来保持每幅图每个细胞随时间的质 心xy坐标，用手工追逐(Manual Tracking)分析细胞的迁移。然后，用 来自ibidi的趋化作用和迁移工具处理追踪数据，以产生xy坐标图，速率 和距离测量。
Snail1免疫细胞化学。将适当转染或处理的PC3细胞涂布到聚-L-赖 氨酸包被的室载玻片(Lab-Tek)上，并且温育48小时。将细胞用4％低聚 甲烷(EMS)固定，用PBS润洗，并且用0.1％Triton X-100渗透化处理。 将样品用5％山羊血清封闭，然后在室温用在5％山羊血清中的抗-Snail1 抗体(Cell Signaling)温育2小时。细胞用PBS洗涤，并在室温用Alexa 594 抗-小鼠抗体(Invitrogen)和DAPI(Invitrogen)温育2小时。样品再次用PBS 洗涤，然后用Aqua Poly/Mount(Polysciences)封固。按下文所述完成图像 捕获和定量(见“免疫荧光”)。
帽-结合测定。将PC3 4EBP1M细胞用多西环素(1μg ml-1，Sigma)温育 48小时，然后收集并在缓冲液A(10mM Tris-HCl pH 7.6，150mM KCl， 4mM MgCl2，1mM DTT，1mM EDTA，和蛋白酶抑制剂，补充有1％ NP-40)中裂解。细胞裂解物用50ml在缓冲液A中的mRNA帽类似物m7GTP-琼脂糖(GE Healthcare)在4℃温育过夜。珠子用补充有0.5％ NP-40的缓冲液A洗涤。蛋白复合物用1X样品缓冲液解离，通过 SDS-PAGE解析，并用适当的抗体进行蛋白质印迹。
PtenL/L小鼠的药理学处理和MRI成像。将九月龄和十二月龄的 PtenL/L小鼠每天用赋形剂(见″小鼠异种移植研究″)，RAD001(10mg kg-1)， 或mTOR的ATP位点抑制剂(1mg kg-1)管饲指定的次数。每3天进行重 量测量，以监测毒性。对于28-天的研究，在第0天和第28天在14-T GE MR扫描器(GE Healthcare)中通过MRI对小鼠成像。
前列腺组织处理。将完整的小鼠前列腺从野生型和PtenL/L小鼠上摘 除，显微解剖，并且在液氮中冷冻。然后用生物粉碎机(Biospec)将冷冻的 组织手工粉碎，并如上文所述，另外处理用于蛋白和mRNA的分析。
免疫荧光。在所示的处理的2小时之内将前列腺和淋巴结从小鼠中切 下，并在10％福尔马林中在4℃固定过夜。然后，将组织在室温在乙醇 (Sigma)中脱水，封固到石蜡块中，并且以5μm切片。将样品用CitriSolv (Fisher)去石蜡和重新水合，然后进行连续的乙醇洗涤。对每张切片在高 压锅中在125℃用柠檬酸盐pH 6(Vector Labs)进行抗原暴露(Antigen unmasking)10-30分钟。将切片在蒸馏水中洗涤，然后通过TBS洗涤。 然后将切片在TBS中的5％山羊血清、1％BSA中在室温温育1小时。使 用多种一级抗体，包括对角蛋白5(Covance)，细胞角蛋白8(Abcam和 Covance)，YB1(Abcam)，波形蛋白(Abcam)，MTAl(Cellsignaling)，CD44 (BD Pharmingen)和雄激素受体(Epitomics)特异性的那些抗体，所述抗体 1∶50-1∶500稀释在封闭液中，并且在切片上在4℃温育过夜。然后将样品 在TBS中洗涤，用适当的1∶500的Alexa 488和594标记的二级抗体 (Invitrogen)在室温温育2小时，例外的是，YB1用生物素化的抗-兔二级 抗体(Vector)温育，然后用Alexa 594标记的链霉抗生物素蛋白(Invitrogen) 温育。在室温完成在TBS中的最后一组洗涤，然后用DAPI Hardset封固 介质(Vector Lab)封固。使用Zeiss Spinning Disc共聚焦(Zeiss，CSU-X1) 以40X-100X对切片成像。使用Axiovision(Zeiss，Release 4.8)密度计工 具定量个体前列腺细胞的平均荧光强度(m.f.i.)。
淋巴结转移测量。按上文所述处理小鼠淋巴结，并且针对CK8和雄 激素受体染色。淋巴结用Zeiss AX10显微镜成像。鉴定转移，并且使用 Axiovision(Zeiss，Release 4.8)测量工具测量面积。
半定量RT-PCR。将完整的前列腺从野生型和PtenL/L小鼠上摘下，显 微解剖，解离成单细胞混悬液，并且按之前所述(Lukacs等.，Nature Protocols 5：702-713(2010))用荧光缀合的针对CD49f、Sca-1、CD31、CD45 和Terl 19的抗体(BD Biosciences)针对上皮细胞标记染色。使用FACS Aria(BD Biosciences)分选腔上皮细胞。将细胞沉淀物重悬在500μlTRIzol 试剂中，并按上文所述分离RNA并转录成cDNA。在具有12.5μl GoTaq (Promega)的25μl反应液中分别使用200nM的关于波形蛋白和β-肌动蛋 白的寡核苷酸异32和33个循环进行半定量PCR分析，其在线性范围内 (图23f)。
免疫组织化学。按上文所述(见“免疫荧光”)进行免疫组织化学， 不同之处在于，在抗原呈递和TBS洗涤之后立即将样品在TBS中的3％ 过氧化氢中温育，然后进行TBS洗涤。使用下述一级抗体：磷酸-AKTS473 (Cell Signaling)，磷酸-rpS6S240/244(Cell Signaling)，磷酸-4EBP1T37/46(Cell Signaling)，磷酸-组蛋白H3(Upstate)，和切割的胱天蛋白酶(CellSignaling)。这之后是TBS洗涤和用适当的生物素化的二级抗体(Vector Lab) 在室温温育30分钟。使用ABC-HRP试剂盒(Vector Lab)来放大信号，然 后在过氧化氢中短暂温育。目的蛋白使用DAB(Sigma)检测。样品用苏木 精(Thermo Scientific)复染，用Citrisolv(Fisher)脱水，并用Cytoseal XYL (Vector Lab)封固。
苏木精和曙红染色。将石蜡包埋的前列腺样品按上文所述(见“免疫 荧光”)去石蜡并重新水合，用苏木精(Thermo Scientific)染色，并用水洗 涤。这之后是在区分性RTU(VWR)中的短暂的温育和两次用水洗涤，然 后是两次70％乙醇洗涤。然后，将样品用曙红(Thermo Scientific)染色，用 乙醇脱水，接着是CitriSolv(Fisher)。载玻片用CytosealXYL(Richard Allan Scientific)封固。
寡核苷酸。YB1 5′UTR克隆和位点定向诱变寡核苷酸如下。YB1 5′ UTR克隆：正向5′- GCTACAAGCTTGGGCTTATCCCGCCT-3′(SEQ ID NO：146)，反向5′-TCGATCCATGGGGTTGCGGTGATGGT-3′(SEQ ID NO：147)；缺失(20-34)：正向 5′-TGGGCTTATCCCGCCTGTCCTTCGATCGGTAGCGGGAGCG-3′(SEQ ID NO：148)， 反向5′-CGCTCCCGCTACCGATCGAAGGACAGGCGGGATAAGCCCA-3′(SEQ ID NO：149)；颠换(20-34)：正向5′- TGGGCTTATCCCGCCTGTCCGCGGTAAGAGCGATCTTCGATCGGTAGCGGGAGCG -3′(SEQ IDNO：150)，反向5′- CGCTCCCGCTACCGATCGAAGATCGCTCTTACCGCGGACAGGCGGGATAAGCCC A-3′(SEQ ID NO：151)。
人qPCR寡核苷酸如下β-肌动蛋白正向5′- GCAAAGACCTGTACGCCAAC-3′(SEQ IDNO：152)，反向5′- AGTACTTGCGCTCAGGAGGA-3′(SEQ ID NO：153)；CD44正向5′-CAACAACACAAATGGCTGGT-3′(SEQ ID NO：154)，反向5′- CTGAGGTGTCTGTCTCTTTCATCT-3′(SEQ ID NO：155)；波形蛋白正向5′- GGCCCAGCTGTAAGTTGGTA-3′(SEQ ID NO：156)，反向5′- GGAGCGAGAGTGGCAGAG-3′(SEQ ID NO：157)；Snail1正向5′- CACTATGCCGCGCTCTTTC-3′(SEQ ID NO：158)，反向5′- GCTGGAAGGTAAACTCTGGATTAGA-3′(SEQ ID NO：159)；YB1正向5′- TCGCCAAAGACAGCCTAGAGA-3′(SEQ ID NO：160)，反向5′- TCTGCGTCGGTAATTGAAGTTG-3′(SEQ ID NO：161)；MTA1正向5′- CAAAGTGGTGTGCTTCTACCG-3′(SEQ ID NO：162)，反向5′-CGGCCTTATAGCAGACTGACA-3′(SEQ ID NO：163)；PLAU正向5′- TTGCTCACCACAACGACATT-3′(SEQ ID NO：164)，反向5′- GGCAGGCAGATGGTCTGTAT-3′(SEQ ID NO：165)；FGFBP1正向5′-ACTGGATCCGTGTGCTCAG-3′(SEQ ID NO：166)，反向5′- GAGCAGGGTGAGGCTACAGA-3′(SEQ IDNO：167)；ARID5B正向5′- TGGACTCAACTTCAAAGACGTTC-3′(SEQ ID NO：168)，反向5′-ACGTTCGTTTCTTCCTCGTC-3′(SEQ ID NO：169)；CTGF正向5′- CTCCTGCAGGCTAGAGAAGC-3′(SEQ ID NO：170)，反向5′- GATGCACTTTTTGCCCTTCTT-3′(SEQ ID NO：171)；RND3正向5′-AAAAACTGCGCTGCTCCAT-3′(SEQ ID NO：172)，反向5′- TCAAAACTGGCCGTGTAATTC-3′(SEQ IDNO：173)；KLF6正向5′- AAAGCTCCCACTTGAAAGCA-3′(SEQ ID NO：174)，反向5′-CCTTCCCATGAGCATCTGTAA-3′(SEQ ID NO：175)；BCL6正向5′- TTCCGCTACAAGGGCAAC-3′(SEQID NO：176)，反向5′- TGCAACGATAGGGTTTCTCA-3′(SEQ ID NO：177)；FOXA1正向5′-AGGGCTGGATGGTTGTATTG-3′(SEQ ID NO：178)，反向5′- ACCGGGACGGAGGAGTAG-3′(SEQ IDNO：179)；GDF15正向5′- CCGGATACTCACGCCAGA-3′(SEQ ID NO：180)，反向5′-AGAGATACGCAGGTGCAGGT-3′(SEQ ID NO：181)；HBP1正向5′- GCTGGTGGTGTTGTCGTG-3′(SEQID NO：182)，反向5′- CATGTTATGGTGCTCTGACTGC-3′(SEQ ID NO：183)；Twist1正向5′-CATCCTCACACCTCTGCATT-3′(SEQ ID NO：184)，反向5′- TTCCTTTCAGTGGCTGATTG-3′(SEQ IDNO：185)；LEF1正向5′- CCTTGGTGAACGAGTCTGAAATC-3′(SEQ ID NO：186)，反向5′-GAGGTTTGTGCTTGTCTGGC-3′(SEQ ID NO：187)；rpS19正向5′- GCTGGCCAAACATAAAGAGC-3′(SEQ ID NO：188)，反向5′- CTGGGTCTGACACCGTTTCT-3′(SEQ ID NO：189)；5S rRNA正向5′-GCCCGATCTCGTCTGATCT-3′(SEQ ID NO：190)，反向5′- AGCCTACAGCACCCGGTATT-3′(SEQ IDNO：191)；萤火虫荧光素酶正向5′-- AATCAAAGAGGCGAACTGTG-3′(SEQ ID NO：192)，反向5′-TTCGTCTTCGTCCCAGTAAG-3′(SEQ ID NO：193)。
小鼠qPCR寡核苷酸如下。β-肌动蛋白正向5′- CTAAGGCCAACCGTGAAAAG-3′(SEQ IDNO：194)，反向5′- ACCAGAGGCATACAGGGACA-3′(SEQ ID NO：195)；Yb1正向5′-GGGTTACAGACCACGATTCC-3′(SEQ ID NO：196)，反向5′- GGCGATACCGACGTTGAG-3′(SEQ IDNO：197)；波形蛋白正向5′- TCCAGCAGCTTCCTGTAGGT-3′(SEQ ID NO：198)，反向5′-CCCTCACCTGTGAAGTGGAT-3′(SEQ ID NO：199)；Cd44正向5′- ACAGTACCTTACCCACCATG-3′(SEQ ID NO：200)，反向5′- GGATGAATCCTCGGAATTAC-3′(SEQ ID NO：201)；Mtal正向5′-AGTGCGCCTAATCCGTGGTG-3′(SEQ ID NO：202)，反向5′- CTGAGGATGAGAGCAGCTTTCG-3′(SEQID NO：203)。
siRNA/shRNA序列如下。对照(D-001810-01)5′- UGGUUUACAUGUCGACUAA-3′(SEQID NO：204)；波形蛋白(L-003551)5′- UCACGAUGACCUUGAAUAA-3′(SEQ ID NO：205)，5′-GGAAAUGGCUCGUCACCUU-3′(SEQ ID NO：206)，5′-GAGGGAAACUAAUCUGGAU- 3′(SEQ ID NO：207)，5′-UUAAGACGGUUGAAACUAG-3′(SEQ ID NO：208)；YB1(L- 010213)5′-CUGAGUAAAUGCCGGCUUA-3′(SEQ ID NO：209)，5′- CGACGCAGACGCCCAGAAA-3′(SEQ ID NO：210)，5′-GUAAGGAACGGAUAUGGUU- 3′(SEQ ID NO：211)，5′-GCGGAGGCAGCAAAUGUUA-3′(SEQID NO：212)；MTA1(L- 004127)5′-UCACGGACAUUCAGCAAGA-3′(SEQ ID NO：213)，5′-GGACCAAACCGCAGUAACA-3′(SEQ ID NO：214)，5′-GCAUCUUGUUGGACAUAUU- 3′(SEQ ID NO：215)，5′-CCAGCAUCAUUGAGUACUA-3′(SEQ ID NO：216)；CD44(L- 009999)5′-GAAUAUAACCUGCCGCUUU-3′(SEQ ID NO：217)，5′- CAAGUGGACUCAACGGAGA-3′(SEQ ID NO：218)，5′-CGAAGAAGGUGUGGGCAGA- 3′(SEQ ID NO：219)，5′-GAUCAACAGUGGCAAUGGA-3′(SEQID NO：220)；4EBP1(L- 003005)5′-CUGAUGGAGUGUCGGAACU-3′(SEQ ID NO：221)，5′-CAUCUAUGACCGGAAAUUC-3′(SEQ ID NO：222)，5′- GCAAUAGCCCAGAAGAUAA-3′(SEQ ID NO：223)，5′-GAGAUGGACAUUUAAAGCA- 3′(SEQ ID NO：224)；4EBP2(L-018671)5′-GCAGCUACCUCAUGACUAU-3′(SEQ ID NO：225)，5′-GGAGGAACUCGAAUCAUUU-3′(SEQ ID NO：226)，5′- GCAAUUCUCCCAUGGCUCA-3′(SEQ ID NO：227)，5′-UUGAACAACUUGAACAAUC- 3′(SEQID NO：228)；rictor(LL-016984)5′-GACACAAGCACUUCGAUUA-3′(SEQ ID NO：229)，5′-GAAGAUUUAUUGAGUCCUA-3′(SEQ ID NO：230)，5′- GCGAGCUGAUGUAGAAUUA-3′(SEQ ID NO：231)，5′-GGGAAUACAACUCCAAAUA- 3′(SEQ ID NO：232)；PTEN SH-003023-01-105′-GCTAAGAGAGGTTTCCGAA-3′(SEQ ID NO：233)，SH-003023-02-105′-AGACTGATGTGTATACGTA-3′(SEQ ID NO：234)。
实施例7：mTOR和MEK抑制剂对翻译效率的影响
为了进一步研究mTOR抑制剂对PC3前列腺癌细胞中的翻译效率的 影响，将mTOR的ATP位点抑制剂PP242与mTOR的别构抑制剂雷帕霉 素和另一种ATP位点抑制剂进行比较。图26显示了相对于DMSO对照， 别构mTOR抑制剂雷帕霉素和ATP位点抑制剂PP242(图26A)与两种ATP 位点抑制剂INK128(100nM)和PP242(如在实施例6中所述)(图26B)在 翻译效率变化方面的代表性比较。每个数据点表示单种基因。如本文所述， 以红色突出显示的数据点相对于DMSO对照具有统计学显著的翻译效率 变化。图26A显示由于PP242翻译效率减少的大部分基因具有由雷帕霉 素引起的减少的翻译效率；然而，雷帕霉素减少的幅度基本上小于PP242。 相反，用INK128处理不但与PP242影响相同的基因组，而且在基因基础 上具有大致相同的基因变化幅度(图26B)。该实验表明，通过相同的机制 作用在靶标上的两种不同的药物(如PP242和INK128)以相似的方式影 响翻译效率-即，该公开的方法可以用于发现是彼此的药理学“模拟物” 的活性化合物。甚至当两种化合物对同一靶标具有不同的作用机制时(如 PP242和雷帕霉素)，尽管翻译影响的程度可能不同，但是对翻译效率的 影响是可以检测的。
进行下述实验以显示翻译谱可以用于多种药剂和靶标。mTOR抑制剂 改变PI3K/AKT途径。此处，检验了MEK/ERK途径抑制剂(GSK212)。
细胞培养。将SW620人结肠癌细胞在补充了青霉素G(100U/ml)。 链霉素(100μg/ml)和10％FBS的DMEM培养基中在维持在37℃的5％ CO2的潮湿气氛下培养。
MEK和mTOR抑制剂处理。在药物处理之前24小时，以约75％的 汇合接种SW620细胞(ATCC，第12代)。次日，将细胞用DMSO(赋形 剂对照)或250nM的MEK抑制剂GSK-11202012(在本文称为″GSK212″) 处理8小时或用DMSO或2.5μM的mTOR抑制剂PP242处理3小时。 在药物处理之后，收集约6x 106个细胞/10cm平板和约1x 106个细胞/6 孔平板的孔分别用于核糖体谱分析和蛋白质印迹分析。
蛋白质印迹分析。将细胞用PBS洗涤，并且在4℃在1X细胞裂解缓 冲液(CellSignaling)中裂解15分钟。将裂解物短暂超声处理，通过以 14,000rpm离心15分钟澄清，然后收集上清。通过BCA蛋白测定(Thermo Scientific)确定可溶级分中的蛋白浓度。使用4-20％Bis-Tris梯度凝胶 (Invitrogen)解析20μg蛋白，并转移到硝基纤维素膜上。将得到的膜在室 温用Odyssey封闭液(LI-COR)封闭1小时，然后在4℃用一级抗体温育过 夜。次日，将印迹在TBST中洗涤3次，每次10分钟，并用IR-缀合的 山羊抗-兔IgG二级抗体(IRDye800CW，1∶20,000；LI-COR)在室温温育1 小时。然后，洗涤、扫描印迹，并且使用LI-COROdyssey红外成像仪检 测特定的蛋白。下述来自Cell Signaling的抗体以1∶1000稀释使用：抗- 磷酸-eIF4E(Ser209)(#9741)，抗-磷酸-rpS6(Ser235/236)(#4858)，抗-磷酸 -ERK1/2(Thr202/Tyr204)(#4370)，抗-磷酸-p70S6K(Thr421/Ser424)(#9204)， 抗-磷酸-p90RSK(Thr359/Ser363)(#9344)，抗-磷酸-4EBP(Ser65)，抗-磷酸 -pAKT(Ser473)，抗-磷酸-eIF4E(Ser209)，和抗-β-肌动蛋白(#4970)。肌动 蛋白用作上样量对照。
mTOR抑制剂PP242和MEK抑制剂GSK212通过对翻译效率的差异性影响而清楚地区 分。
GSK212是非常有效和选择性的MEK抑制剂，对于MEK1和MEK2 具有约1nM的IC50值。GSK212在对SW620细胞的72小时增殖测定中 的功效为20-30nM(数据未显示)。在该浓度范围，GSK212对敏感性细 胞如SW620的转录程序具有深远的影响。在本文所述的实验中，以超治 疗浓度(250nM)暴露于SW620细胞8小时。在该时间期限内没哟明显的 增殖抑制或凋亡诱导迹象。ERK和p90RSK在SW620细胞中的磷酸化被 完全抑制(图27A)。以这一浓度，仅获得核糖体蛋白S6(rpS6)及其真正的 激酶S6K(p70RSK)的磷酸化的部分抑制。类似地，观察到eIF4E磷酸化 的部分抑制(图27A)。当以与MEK抑制相关的浓度使用时(例如，25nM 至100nM)，可检测到很少或没有对S6、eIF4E和4EBP1磷酸化的影响 (数据未显示)。
SW620细胞不如PC3细胞对PP242的抑制敏感。以2.5μM PP242， 在PC3细胞中S6K、S6和4EBP1的磷酸化基本上被抑制(图27B)。该抑 制剂在SW620细胞中效力较低，以致甚至在10μM还观察到4EBP的一 些磷酸化(图27B)。从该图显示的剂量响应性，仍然清楚的是使用2.5μM PP242可以实现显著的磷酸化抑制。
如在图27中明显的，用MEK抑制剂和mTOR抑制剂处理SW620 细胞对翻译机制重要组分(最显著的是4EBP1)的磷酸化状态具有截然 不同的影响。通过比较250nM GSK212和2.5μM PP242在SW620细胞 中的影响，证实强烈依赖于游离eIF4E水平的对mRNAs翻译效率的相应 的差异(图26C)。第一，在PC3细胞表明对2.5μM PP242敏感的大部分 基因(红色显示的数据点)在SW620细胞中也是敏感的。第二，仅有三 种例外，用MEK抑制剂处理对这些基因的翻译效率具有很少或没有影响。 这进一步证明了翻译效率测量区分药物和药物作用机制的能力。
可以以与反义效率不同的翻译率观察到MEK抑制剂GSK212的特征性转录基因标 记。
之前已经描述了通过微阵列分析确定的在对这些药剂敏感的细胞中 关于MEK抑制的标记(Pratilas等.，Proc.Nat′l Acad.Sci U.S.A.105：4519， 2009)。将这一标记与在表8中提供的来源于RNA-seq和GSK212对SW620 细胞的转录谱的标记进行比较。在公开的标记与在转录(RNA)和在翻译率 (RPF)中观察到的标记之间存在大体的一致性。在该组内来自转录和翻译 率之间的强相关性对应于MEK标记，所述MEK标记最先鉴定出来并且 与对于大部分反映在翻译率的变化的强转录变化相关。
表8.MEK抑制剂对SW620细胞的转录、翻译率和翻译效率标记
对于表8：将用MEK抑制剂PD0325901处理的V600E-BRAF肿瘤细胞 的转录标记与用MEK抑制剂GSK212处理的SW620细胞的转录、翻译 和翻译效率标记进行比较。关于V600E-BRAF肿瘤细胞所示的基因组和 数据来自V600E-BRAF的表S2，其与RAF-MEK信号传导的无效反馈抑 制和该途径升高的转录输出相关(Pratilas等，2009)。关于GSK212处理的 样品的值是0的任意基因对于log2倍数-变化值显示为“mInf”(log2(0/x) ＝-无穷大)。关于DMSO样品的值为0的任意基因对于log2倍数-变化值 显示为″Inf″(log2(x/0)＝无穷大)。所有的值为log2MEKi/DMSO。在核糖 体谱分析实验中不可获得数据的任意基因显示为“NA”。
对MEK独特的了解在翻译效率方面仍然是明显的。
与单独的翻译率相反，检验组成MEK标记的mRNAs的翻译效率指 示一组可能具有独特重要性的基因产物。来自一些mRNAs的蛋白合成， 诸如来自BYSL、DUSP4和POLR3G的那些，几乎是专一地转录调控的， 并且因此具有接近零的翻译效率变化。相反，来自如ETV5和SPRY4的 基因的mRNAs，其是转录下调的，其相对应的蛋白生产在翻译水平上进 一步抑制，导致深远的控制。相反，来自IL8、PHLDA2和MAP2K3基 因的mRNA的生产是合成较少抑制的实例(尽管是转录数据)，原因在于 翻译效率的抵消增加(offsetting increase)，如反调节。处理包含在MEK 标记中的基因之外，在SW620细胞中还存在多种其他的具有与MEK抑 制相关的翻译效率变化的基因(数据未显示)。在任一情形中，此类具有 翻译效率或翻译效率和转录控制的组合的基因有兴趣被用作治疗靶标或 用于检验不同治疗剂的作用(例如，诸如模拟作用)。
实施例8：纤维化疾病细胞模型的翻译谱
充分确定TGFβ-介导的成纤维细胞转化为纤维增生中重要的一步， 其是多种纤维化病症的主要成分(Blobe等，N.Engl.J.Med.342：1350，2000； Border和Noble，N.Engl.J.Med.331：1286，1994)。如在本实施例中所述， 翻译效率变化的分析揭示伴随这一转化的疾病相关的细胞改变。例如，共 同施用TGF-β与P13K/Akt/mTOR途径酶的抑制剂(″PAMi″)逆转或防止在 纤维化病症-相关的途径中观察到的变化(即，使基因的翻译效率正常)， 并且抑制纤维化病症生物标记蛋白1型前胶原和α-肌动蛋白(其是TGF-β- 介导的成纤维细胞向成肌纤维细胞转化的两种标志)的增加的生产。尽管 这些生物标记仅在转录水平上影响而不在翻译水平上影响，但是它们提供 了监测所述细胞由在翻译水平上受影响的其他纤维化相关基因介导的致 病状态的方式。
细胞培养。将正常的人肺成纤维细胞(Lonza#CC-2512)在补充有青霉 素、链霉素和Glutamax(Invitrogen)的DMEM+10％FBS中在具有5％CO2的湿润的培养箱中在37℃培养。传代2-5次的细胞用于所有的实验。
成纤维细胞转化和处理。在第0天，将成纤维细胞在正常条件下接 种并培养过夜。在第1天，去除培养基，用PBS洗涤细胞，然后在不含 血清的培养基(补充有青霉素、链霉素和glutamax的DMEM)中温育48 小时。在第3天，去除培养基，并且将细胞用新鲜不含血清的培养基±PAMi 和±10ng/ml TGF-β培养24小时。在该24小时的培养后，分别使用约6x106个细胞/10cm平板和约1x106个细胞/6孔平板的孔进行核糖体谱分析和蛋 白质印迹分析。
核糖体谱分析。将细胞用补充有环已酰亚胺的冷PBS洗涤，并且用 1x哺乳动物裂解缓冲液在冰上裂解10分钟。将裂解物通过以14,000rpm 离心10分钟进行澄清化，并且收集上清。按照ARTseq核糖体谱分析试 剂盒中包含的使用说明处理细胞裂解物以产生核糖体保护的片段和总 mRNA。利用标准的Illumina rna seq方法进行总RNA(RNA)和核糖体保护的RNA片段(RPF)的测序。
生物信息学分析。用来自FASTX-Toolkit的工具 (fastq_quality_trimmer，fastx_clipper和fastx_trimmer)处理RNA-seq读数。 使用FastQC评价未处理的和处理的读数的多种质量量度。利用Tophat 将处理的读数绘制到人基因组上。使用HTSeq-count(HTSeq包的一个组 件)进行严格且独特地绘制到每个基因的编码区的片段数的基因-接着-基 因的评估。使用用于转录(RNA计数)和翻译率(RPF计数)的软件包 DESeq和用于翻译效率的BABEL，基于作为RNA水平(RNA和RPF计 数)的函数的核糖体占据，进行TGF-β对成纤维细胞的转化作用和PAMi 处理对该转化的作用的差异性分析。将具有低RPF或RNA计数的基因从 差异性分析中排除。使用Ingenuity Pathway Analysis(IPA)进行差异性数据 的途径和网络分析。
蛋白质印迹分析。将细胞用PBS洗涤，并且在1X细胞裂解缓冲液 (CellSignaling)中在4℃裂解15分钟。将裂解物短暂超声处理，并且通过 以14,000rpm离心15分钟澄清化，收集上清。通过BCA蛋白测定(Thermo Scientific)确定可溶性级分中的蛋白浓度。将蛋白样品(20μg)在4-20％ Bis-Tris梯度凝胶(Invitrogen)上解析，并且转移到硝基纤维素膜上。将得 到的印迹在室温用Odyssey封闭溶液(LI-COR)封闭1小时，然后用一级抗体在4℃温育过夜。次日，将印迹在TBST中洗涤3次，每次10分钟， 并且用山羊抗-兔荧光缀合的二级抗体(IRDye 800CW，以1∶20,000； LI-COR)在室温温育1小时。然后，洗涤并扫描印迹，并通过使用LI-COR Odyssey红外成像仪检测特定的蛋白。下述来自Sigma(α-肌动蛋白#A2547) 和Cell Signaling的抗体以1∶1000的稀释液使用：抗-磷酸-4EBP(Ser65)， 抗-磷酸-rpS6(Ser235/236)(#4858)，抗-磷酸 -ERK1/2(Thr202/Tyr204)(#4370)，抗-磷酸-p70S6K(Thr421/Ser424)(#9204)， 抗-磷酸-pAKT(Ser473)，抗-磷酸-MNK(Thr197/202)，抗-β-肌动蛋白 (#4970)。
1型前胶原分析。收集培养基，离心以沉淀细胞残渣，并且保存在 -80℃。使用(PIP)EIA试剂盒(Clontech Cat#MK101)按照供应商的使用说 明定量1型前胶原C肽(PIPC)。
PI3K/Akt/mTORi共同施用防止TGFβ将成纤维细胞转化为肌成纤维细胞。
通过用TGF-β处理24小时将成纤维细胞转化为肌成纤维细胞伴有大 约7倍的前胶原生产的增加，而用PAMi处理能够阻断该增加(EC50约为 0.2μM)(图28)。也通过蛋白质印迹分析来分析TGF-β诱导的肌成纤维细 胞分化标记平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达(图29)。24小时的TGF-β刺 激后，检测到增加的α-SMA蛋白水平，而β-肌动蛋白的水平不变。关于 前胶原，用PAMi共温育细胞保持α-SMA蛋白在处理之前的水平 (pretreatment levels)。核糖体谱分析表明PAMi对前胶原和α-SMA二者 的作用是防止成纤维细胞转化和转录调节(而不是mRNA向蛋白的翻译 效率下降)的结果。特别地，前胶原和α-SMA的翻译效率基本上不依赖于TGF-β和PAMi处理。
PI3K/Akt/mTOR和ERK途径的TGF-β-依赖性的激活也通过蛋白质 印迹分析检验(图29)。蛋白质分析还表明TGF-β刺激mTOR途径中的 AKT、4EBP、S6K、S6的磷酸化并且适度增加ERK的磷酸化。用0.625μM 的PAMi共同温育细胞AKT、4EBP、S6K和S6磷酸化的TGF-β-依赖性 的增加，以及使α-SMA蛋白减少到处理前的水平。
利用核糖体谱分析来测量基因组范围基础的转录和翻译中的变化， 伴有成纤维细胞向肌成纤维细胞的TGF-β-依赖性的转化。已知该系统大 部分由转录激活驱动，并且在基因组范围水平上的翻译率和RNA水平的 变化是高度相关的(见图30)。相反，翻译效率的变化相对不依赖于转录 和翻译率变化。因此，在该情形中，测量翻译效率提供了进入纤维化病症 的细胞生物学的独特的窗口。相应地，基于通过TGF-β处理时翻译效率 的变化的基因鉴定的途径分析结果与基于转录或翻译率的分析非常不同。 使用Ingenuity PathwayAnalysis(IPA)分析这三个基因标记的途径和网络 联系。表9列出了这些基因列表的一些特征，包括关于每个标记具有最高 的统计学相关性的途径的性质(尽管这些是最显著的，但是应该注意到观 察到这些基因列表与其他途径的显著相关性)。最显著地，在RNA水平和翻译率中表现出变化的基因与肝纤维化/肝星形细胞活化最强烈地相关 (见图31和32)。TGF-β在成纤维细胞中的这种作用重演了在肝纤维化 中观察到的大部分行为。
表9.来自IPA分析的纤维化病症基因标记的特性
相反，在翻译效率中表现出变化的基因标记与之前没有观察到与纤 维化病症相关的途径的调节最强烈相关。在该新途径中鉴定的所有基因表 现出翻译效率(TE)的显著增加(图33)，这远远超出这几种基因。例如，在 本研究中评价的途径中的141种基因中有118种共同移动，具有翻译系列 的增加(图34，A图)。在用TGF-β(其诱导纤维化疾病类型病况)处理 之前，在成纤维细胞中该141种途径相关的基因的翻译效率低(相对于群 体平均值，平均值为-1.70log2)；TGF-β诱导的转化的影响增加该标记中 多个基因的翻译效率(TGF-β处理时的标记的平均值为一1.05)。然而，这 仍然低于总群体2倍，并且表示该途径是细胞转化中的瓶颈。对于前述 12种基因的子集，在用PAMi处理后，12种有11种移向未转化的、正 常的状态(图33)。在这12种基因中由TGF-β引起的平均翻译效率增加为 1.3log2；PAMi的存在使该值降为仅0.4log2。对于该途径中所有的基因 观察到相似的结果(图34)，其中141种基因中有104种移向正常。在这 12种基因中由TGF-β引起的平均翻译效率增加为0.65log2；PAMi的存 在使该值降为仅0.09log2。清楚地，PAMi的存在使这些基因在纤维化病 症相关的途径中的翻译效率保持在其在成纤维细胞中的正常状态。PAMi 对该途径的正常化是由于基本上抑制了TGF-β诱导的成纤维细胞向纤维 化的肌成纤维细胞的转化。
结论。比较正常、健康状态(成纤维细胞)与致病状态(由TGFβ处 理诱导的纤维化肌成纤维细胞)之间的翻译效率鉴定了之前不与纤维化相 关的新途径，其是关于翻译效率在纤维化疾病的发病机制中的关键作用的 新见解。此外，调节该纤维化病症相关的途径并且防止TGF-β-介导的成 纤维细胞向肌成纤维细胞的转化的PAMi药剂证实了该途径与纤维化疾 病的相关性，并且由此，表明该途径的组分和调节剂是新的靶标。本公开 的方法表明可以使用所述方法鉴定具有改变的基因谱(例如，改变的翻译 效率)的新基因标记。此外，这些数据表明也可以鉴定使翻译谱正常化的 药剂或治疗剂。最后，这些数据表明使用本公开的方法可以鉴定并确定之 前未确定的关于特定病症(在该情形中，为纤维化)的靶标。
实施例9：神经发育疾病模型的翻译谱
示例性的神经发育疾病或病症是脆性X染色体综合征，其是由在脆 性X染色体精神发育迟滞1基因(FMR1)的5′UTR中的冗余的三核苷酸 (CGG)重复引起的。这引起FMR1基因在转录水平的沉默，并且导致脆性 X染色体精神发育迟滞1蛋白(FMRP)表达的缺乏。FMRP是一种细胞质 RNA结合蛋白，其与作为大核糖核蛋白复合物的一部分的多核糖体缔合， 并且作用为翻译的负调节剂。因此，认为FMRP调节对于校正神经元的 发育和突触功能是至关重要的特定的mRNAs的翻译。脆性X染色体综合 征与该FMRP表达的缺乏或FMRP功能的缺失(即，失去翻译控制)直 接相关。事实上，Fmr1敲除的小鼠具有异常的树突棘，认为其是与精神 发育迟滞相关的疾病的基础(例如，参见Darnell等，Cell 146：247，2011)。
细胞培养。将SH-SY5Y人神经母细胞瘤细胞在补充有青霉素G (100U/ml)、链霉素(100μg/ml)和10％FBS的F12/DMEM培养基(1∶1 比率)中培养。将HEK293人胚胎成纤维细胞在补充有青霉素G (100U/ml)、链霉素(100μg/ml)和10％FBS的DMEM培养基中培养。所 有的细胞在湿润的5％CO2的气氛下在37℃培养。
siRNA转染。将SH-SY5Y细胞(ATCC，第8代)和HEK293(ATCC， 第12代)用Lipofectamine RNAiMax(Invitrogen)按照供应商的流程用100 nM siControl(AM4611)或siFRM1(ID#s5316)反转染3天。所有的siRNAs 均购白Invitrogen。分别收集约3x 106个细胞/10em平板和约5x 105个细 胞/6孔平板的孔用于siRNA转染后的核糖体谱分析和蛋白质印迹分析。
蛋白质印迹分析。将细胞用PBS洗涤，并且在1X细胞裂解缓冲液 (CellSignaling)中在4℃裂解15分钟。将裂解物短暂超声处理，并且通过 以14,000rpm离心15分钟澄清化，然后收集上清。通过BCA蛋白测定 (Thermo Scientific)确定可溶性级分中的蛋白浓度。利用4-20％Bis-Tris梯 度凝胶(Invitrogen)解析20μg的蛋白，并且转移到硝基纤维素膜上。将得 到的印迹在室温用Odyssey封闭溶液(LI-COR)封闭1小时，然后用一级抗体在4℃温育过夜。次日，将印迹在TBST中洗涤3次，每次10分钟， 并且用IR-缀合的抗-兔IgG和抗-小鼠IgG二级抗体(IRDye 800CW，以 1∶20,000；LI-COR)在室温温育1小时。然后，洗涤印迹，扫描，并通过使 用LI-COR Odyssey红外成像仪检测特定的蛋白。下述来自CellSignaling 的抗体以1∶1000的稀释液使用：抗-FMRP(#4317)，抗-TSC2(#4308)，和 抗-β-肌动蛋白(#4970)。
核糖体谱分析。将细胞用补充有环已酰亚胺的冷PBS洗涤，并且用 1x哺乳动物裂解缓冲液在冰上裂解10分钟。将裂解物通过以14,000rpm 离心10分钟进行澄清化，并且收集上清。按照ARTseq核糖体谱分析试 剂盒中包含的使用说明处理细胞裂解物以产生核糖体保护的片段和总 mRNA。利用标准的Illumina rna seq方法进行总RNA(RNA)和核糖体保护的RNA片段(RPF)的测序。
生物信息学分析。用来自FASTX-Toolkit的工具 (fastq_quality_trimmer，fastx_clipper和fastx_trimmer)处理RNA-seq读数。 使用FastQC评价未处理的和处理的读数的多种质量量度。利用Tophat 将处理的读数绘制到人基因组上。使用HTSeq-count(HTSeq包的一个组 件)进行严格且独特地绘制到每个基因的编码区的片段数的基因-接着-基 因的评估。使用用于转录(RNA计数)和翻译率(RPF计数)的软件包 DESeq和用于翻译效率的BABEL，基于作为RNA水平(RNA和RPF计 数)的函数的核糖体占据，进行FMR1基因敲低的差异性分析。将具有低 RPF或RNA计数的基因从差异性分析中排除。
在短暂敲低FMR1后FMRP和TSC2的表达水平。
将SH-SY5Y细胞用100nM的siControl或siFMR1转染3天。FMRP 和TSC2的蛋白水平(已知的FMRP翻译靶标)通过蛋白质印迹分析进行 评价(图35)，并且使用β-肌动蛋白作为上样对照。在蛋白质印迹分析中国 观察到的最上边的条带表示FMR1同种型，并且对siFMR1敲低敏感。通 过整合条带强度以及通过q-PCR分析定量(数据未显示)确定大约30％ 的FMRP敲低效率。TSC2的蛋白表达水平在FMRP(一种负翻译调节剂) 敲低后增加。
核糖体谱分析用来测量在用siControl或siFMR1转染细胞后在基因 组范围基础上的转录和翻译的变化。关于FMR1基因测序结果的分析表 明，观察到约30％减少，这与蛋白质印迹和q-PCR分析一致。FMRP特 异性靶标，即TSC2，在缺少转录水平变化的前提下表现出相应的～30％ 的翻译率增加。在基因组范围的评价中，FMR1基因的敲低导致转录组最小的变化(见图36)，对于前两种上调的基因的log2倍数变化仅为2.3和 1.6(对前两种下调的基因的log2倍数变化为-1.6和-1.2)。翻译率的变化 鉴定为在不存在转录水平变化的前提下基因的数目，对应于翻译效率的变 化。这些结果表明FMRP负责该特定组基因的翻译调节。
已经报道了FMRP已知的翻译靶标，包括eEF2，eEF1，所有三种eIF4G 同种型，TSC2和SYNGAP1。与这些报道一致，测序数据显示，对于FMRP 的敲低，在不存在RNA水平变化的前提下，延伸因子(eEF2和eEF1)以及 TSC2和SYNGAP1在翻译率方面具有30-50％的相关的增加(这些靶标增 加的翻译)。相反，对于三种eIF4G同种型，没有观察到RNA水平或翻 译率的变化。
通过在敲低FMR1基因时翻译效率或翻译率的变化鉴定的基因组与 基于转录的对应组非常不同。特别感兴趣的是翻译效率变化的前20种上 调或下调的基因(分别为log2倍数增加＝1.9-3.5(p-值≤0.001)或log2倍数 减少＝1.5-2.2(p-值≤0.05))。在这40种基因中，仅有3种还在mRNA水 平上具有显著(p＜0.05)移动。如图37所示，在这20种翻译上调和20种下 调的基因中分别有60和45％与神经疾病或发育相关。这种神经学相关性 的强化对于前10种上调和下调的基因分别增加至70％和50％。
结论。脆性X染色体是精神发育迟滞的最遗传的形式。目前，关于 FMRP怎样调节特定mRNAs的翻译的观念仍然需要阐明。本实施例表明， 在FMRP敲低后基因组范围的翻译效率的核糖体谱分析和途径分析在翻 译上调节与神经学疾病和发育高度相关的基因，这提供了关于翻译调节的 关键基因的新见解。所鉴定的基因代表一组新的确定用于治疗脆性X染 色体综合征的干预点的靶标。
实施例10：炎症细胞模型的翻译谱
已经表明用LPS处理的巨噬细胞刺激细胞因子生产以及激活PI3K和 RAS两种途径(Weintz等，Mol.Sys.Biol.371：1，2010)。在本实施例中， 通过监控TNF-α水平和PI3K与RAS途径的组分的磷酸化而评价LPS-诱 导的巨噬细胞激活。
细胞培养和TNFα测量。将RAW264.7鼠巨噬细胞(ATCC)在补充有 青霉素、链霉素、Glutamax(Invitrogen)的含有10％FBS的DMEM中在 5％CO2湿润的培养箱中在37℃培养。将细胞用抑制剂或DMSO处理2 小时，然后再用1ng/ml LPS攻击(Sigma)1小时。收集培养基，离心，并 且使用上清按照供应商的使用说明(R&D Systems#MTA00B)进行TNF-α ELISA。分别使用大约5x 106个细胞/10cm培养皿和0.5x 106个细胞/6 孔平板的孔进行核糖体谱分析和蛋白质印迹分析。
蛋白质印迹分析。将细胞用PBS洗涤，并且在1X细胞裂解缓冲液 (CellSignaling)中在4℃裂解15分钟。将裂解物短暂超声处理，通过以 14，000rpm离心15分钟澄清化，然后收集上清。通过BCA蛋白测定 (Thermo Scientific)确定可溶性级分中的蛋白浓度。利用4-20％Bis-Tris梯 度凝胶(Invitrogen)解析20μg的蛋白，并且转移到硝基纤维素膜上。将得 到的印迹在室温用Odyssey封闭溶液(LI-COR)封闭1小时，然后用一级抗 体在4℃温育过夜。次日，将印迹在TBST中洗涤3次，每次10分钟， 并且用IR-缀合的抗-兔IgG和抗-小鼠IgG二级抗体(IRDye 800CW，以 1∶20,000；LI-COR)在室温温育1小时。然后，洗涤印迹，扫描，并且通过 使用LI-COR Odyssey红外成像仪检测特定的蛋白。下述来自CellSignaling的抗体以1∶1000的稀释液使用：抗-磷酸-4EBP(Ser65)，抗-磷酸 -rpS6(Ser235/236)(#4858)，抗-磷酸-ERK1/2(Thr202/Tyr204)(#4370)，抗- 磷酸-p70S6K(Thr421/Ser424)(#9204)，抗-磷酸-pAKT(Ser473)，抗-磷酸 -eIF4E(Ser209)，抗-磷酸-RSK(Thr359/Ser363)，抗-β-肌动蛋白(#4970)。
核糖体谱分析。将细胞用补充有环已酰亚胺的冷PBS洗涤，并且用 1x哺乳动物裂解缓冲液在冰上裂解10分钟。将裂解物通过以14,000rpm 离心10分钟进行澄清化，并且收集上清。按照ARTseq核糖体谱分析试 剂盒中包含的使用说明处理细胞裂解物以产生核糖体保护的片段和总 mRNA。利用标准的Illumina rna seq方法进行总RNA(RNA)和核糖体保护的RNA片段(RPF)的测序。
生物信息学分析。用来自FASTX-Toolkit的工具 (fastq_quality_trimmer，fastx_clipper和fastx_trimmer)处理RNA-seq读数。 使用FastQC评价未处理的和处理的读数的多种质量量度。利用Tophat 将处理的读数绘制到人基因组上。使用HTSeq-count(HTSeq包的一个组 件)进行严格且独特地绘制到每个基因的编码区的片段数的基因-接着-基 因的评估。使用用于转录(RNA计数)和翻译率(RPF计数)的软件包 DESeq和用于翻译效率的BABEL，基于作为RNA水平(RNA和RPF计 数)的函数的核糖体占据，进行LPS刺激和药物处理的作用的差异性分析。 将具有低RPF或RNA计数的基因从差异性分析中排除。使用Ingenuity Pathway Analysis(IPA)进行差异性数据的途径和网络分析。
结果。这些数据表明，在1小时的1ng/mL LPS刺激后，观察到TNF-α 水平迅速增加(图38)，并且对于RAS途径中的RSK和ERK，以及对于 PI3K途径中的AKT，S6K(中等)和S6观察到增加的磷酸化(见图40)。 在4EBP，eIF4E或看家基因β-肌动蛋白的磷酸化水平没有可检测到的变 化(图40)。在LPS刺激之前用PI3K/Akt/mTOR途径酶(″PAMi″)或 MEK/ERK途径酶(″MEi″)的抑制剂处理2小时使TNF-α产生的水平减少 (图38和39)。特别地，PAMi以所检测的最低浓度抑制AKT、4EBP和 S6K的磷酸化，并且减少S6和eIF4E的磷酸化，而在所用的浓度没有改 变RSK或ERK的磷酸化(图41)。Mei诱导ERK和S6磷酸化的剂量依赖 性的抑制(对4EBP、eIF4E和S6K的磷酸化没有影响)(图41)，其中与 16nM Mei预温育基本上防止了LPS刺激的TNF-(α的产生(图39)。
核糖体谱分析用来测量在用LPS刺激巨噬细胞后在基因组范围基础 上的转录和翻译的变化。已知LPS激活多个基因的转录。大部分转录变 化与翻译率变化相关，如由沿着对角线的数据点所显示的(见图42)。相 反，显著量的翻译率变化不依赖转录变化(x为0处沿着y轴的红色的数 据点)。TNF-αmRNA的水平随着LPS刺激增加；然而，核糖体保护的片 段的量超过mRNA的增加。这些数据证明，除了具有转录变化之外，TNF-α 在翻译水平上受到调节。另外，观察到多个基因在不存在转录水平变化的 前提下在翻译水平上受到调节，这提供了理解炎性疾病的机制的独特的窗 口。
利用IPA软件分析所述关于转录、翻译率和翻译效率的基因组的途 径和网络联系。这些途径分析的输出结果证明了转录组与炎性疾病强烈相 关(p-值＝3.3E-09)。该途径分析没有突出关于统计学强烈支持的基因的 翻译效率组的途径。然而，鉴定为翻译调节的前20种基因强化与炎性疾 病的相关性。具体地，前10种翻译上调和下调的基因关于与炎性疾病的 相关性分别强化70％和50％(p-值≤0.05)。这20种翻译调节的基因中仅有 3种关于RNA水平的变化是统计学显著的。
用PAMi或Mei处理巨噬细胞然后用LPS刺激表明药物处理能够使 前20种调节的基因的翻译效率恢复到正常水平。有趣的是，当与Mei比 较时，PAMi在使该基因子集重新正常化方面更有效。用这些药物处理细 胞不与改变TNF-α的翻译效率对应。这些结果表明，药物处理通过调节 其他炎性疾病相关的基因的翻译水平来调节TNF-α的水平。
本实施例表明，在LPS刺激后基因组范围的翻译效率的核糖体谱分 析和途径分析在翻译上调节与炎性疾病高度相关的基因，这提供了关于翻 译调节的关键基因的新见解。
实施例11：原代细胞的翻译谱
一名诊断患有前列腺癌(Gleason 3+4肿瘤)的受试者进行根治性前 列腺切除术，并且将分离的前列腺冷冻。由病理学家观察由冷冻的前列腺 块上摘除的样品，并且判断癌症相对于正常的区域。如本文所述，利用核 糖体谱分析产生正常的前列腺组织和癌症前列腺组织的翻译谱。图43显 示在正常相对于肿瘤组织中翻译效率变化的代表性比较，每个数据点表示 单个基因。相对于整体的基因群体，以红色和绿色突出显示的数据点在翻 译效率方面具有统计学显著的变化。例如，绿色点表示与所检验的基因群 体相比具有统计学显著较低的核糖体占据并且由此具有减少的翻译效率 的基因。健康和癌症组织之间的差异性翻译谱表明存在多种具有显著更大 的翻译效率和显著减少的翻译效率的基因(图44)。
应该理解本文所述的实施例和实施方案仅是用于举例说明目的，并 且依据其的多种修改或变化应该提示本领域技术人员并且应该包括在本 申请的精神和范围以及后附权利要求书的范围内。本文中引用的所有公 布、专利和专利申请通过引用整体结合在本文中用于所有目的。

Claims (20)

1.来自患有或怀疑患有疾病的受试者的样品中多个基因的通过核糖体谱确定的翻译谱确认用于疾病的治疗性干预以提供生物学益处的靶标的应用，所述疾病选自癌症、炎性疾病、自身免疫疾病、神经变性疾病、神经发育疾病、代谢疾病和病毒感染，包括：
(a)确定三个独立的翻译谱，每个对应于来自疾病样品的多个基因，其中，
(i)第一翻译谱来自不与任何化合物接触的疾病样品；
(ii)第二翻译谱来自与调节所述靶标的药剂接触的疾病样品；和
(iii)第三翻译谱来自与已知用于治疗所述疾病的活性化合物接触的疾病样品；
(b)确定第一差异性翻译谱，其包含与所述第二翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因；
(c)确定第二差异性翻译谱，其包含与所述第三翻译谱相比在所述第一翻译谱中差异性翻译的一个或多个基因；并且
(d)当所述第一差异性翻译谱与所述第二差异性翻译谱相当时，确认所述用于疾病的治疗性干预以提供生物学益处的靶标。
2.权利要求1所述的应用，其中所述疾病是选自前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、肺癌、肾细胞癌、子宫内膜癌、黑素瘤、卵巢癌、甲状腺癌和脑癌的癌症。
3.权利要求1或2所述的应用，其中所述疾病是癌症，并且所述治疗剂调节致癌性信号传导途径和任选地抑制致癌性信号传导途径的下游效应子活性。
4.权利要求1所述的应用，其中所述疾病是选自下述的炎性疾病：强直性脊柱炎，动脉粥样硬化，多发性硬化，系统性红斑狼疮(SLE)，银屑病，银屑病关节炎，类风湿性关节炎，溃疡性结肠炎，炎性肠病和克罗恩病。
5.权利要求1所述的应用，其中所述疾病是选自下述的纤维化病症：肺纤维化，特发性肺纤维化，囊性纤维化，肝纤维化，心脏纤维化，心内膜心肌纤维化，心房纤维化，纵隔纤维化，骨髓纤维化，腹膜后纤维化，慢性肾病，肾源性系统性纤维化，克罗恩病，肥大性瘢痕，瘢痕疙瘩，硬皮病，器官移植相关的纤维化，和缺血相关的纤维化。
6.权利要求1所述的应用，其中所述疾病是选自下述的神经变性疾病：帕金森病，阿尔茨海默病，肌萎缩性侧索硬化，克-雅病，亨廷顿病，雷维小体痴呆，额颞痴呆，皮质基底核变性，原发进行性失语症，和进行性核上性麻痹。
7.权利要求1所述的应用，其中所述疾病是选自下述的神经发育疾病：孤独症，孤独症谱群疾病，脆性X染色体综合征，注意力缺乏症，和广泛性发育障碍。
8.权利要求1所述的应用，其中所述疾病是选自下述的病毒感染：腺病毒，布尼亚病毒，疱疹病毒，乳多泡病毒，副粘病毒属，微小RNA病毒，弹状病毒，正粘病毒，痘病毒，呼肠孤病毒，反转录病毒，慢病毒，和黄病毒。
9.权利要求1所述的应用，其中所述翻译谱包括一个或多个基因标记，并且其中所述一个或多个基因标记在所述第一和第二翻译谱中的翻译谱是相当的。
10.权利要求9所述的应用，其中所述一个或多个基因标记包括一个或多个具有5'端寡嘧啶片段(5'TOP)和/或富含嘧啶的翻译元件(PRTE)的基因。
11.权利要求9所述的应用，其中所述一个或多个基因标记包括一个或多个表1、表2和/或表3列出的基因。
12.权利要求1所述的应用，其中，当在所述第一和所述第二差异性翻译谱中翻译的蛋白的量差别不超过50％时，所述第一差异性翻译谱和所述第二差异性翻译谱是相当的。
13.权利要求1所述的应用，其中每个翻译谱包括基因组范围的翻译谱。
14.权利要求13所述的应用，其中，(a)与所述第二翻译谱相比，基因组中少于20％的基因在所述第一翻译谱中差异性翻译，或(b)与所述第二翻译谱相比，基因组中少于5％或少于1％的基因在所述第一翻译谱中至少2倍差异性翻译。
15.权利要求1所述的应用，其中当第一差异性翻译谱中至少70％所选部分的差异性翻译的基因表现出其相对应的基因在第二差异性翻译谱中70％之内的翻译谱时，所述第一差异性翻译谱与第二差异性翻译谱相当。
16.权利要求15所述的应用，其中当第一差异性翻译谱中所有差异性翻译的基因表现出其相对应的基因在第二差异性翻译谱中70％之内的翻译谱时，所述第一差异性翻译谱与第二差异性翻译谱相当。
17.权利要求15所述的应用，其中当第一差异性翻译谱模拟第二差异性翻译谱时，所述第一差异性翻译谱与第二差异性翻译谱相当。
18.权利要求1所述的应用，其中当所述第一和所述第二翻译谱中翻译的蛋白的量在3.0log2之内或更接近时，所述第一差异性翻译谱和所述第二差异性翻译谱是相当的。
19.权利要求1所述的应用，其中调节所述靶标的药剂选自由肽，蛋白，寡肽，环肽，肽模拟物，抗体，多糖，脂质，脂肪酸，抑制性RNA，多核苷酸，寡核苷酸，适体，小的有机分子和药物化合物组成的组。
20.权利要求19所述的应用，其中所述药剂是小的有机分子。
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