在后基因組時代,隨著高通量測序技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,亞細(xì)胞位置未知的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)海量積累,同時具有多個亞細(xì)胞位置的蛋白質(zhì)數(shù)量也快速增長,只靠傳統(tǒng)的實驗手段進(jìn)行蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位已越來越難以適應(yīng)這種形勢,于是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位預(yù)測方法逐漸發(fā)展起來,這種方法大都采用分類學(xué)習(xí)的手段進(jìn)行預(yù)測。對預(yù)測方法進(jìn)行研究有助于蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位問題的解決,而蛋白質(zhì)的亞細(xì)胞位置信息能夠為進(jìn)一步確定蛋白質(zhì)的功能提供非常有價值的線索,這有利于加速對蛋白質(zhì)“序列-結(jié)構(gòu)-功能”映射關(guān)系的解密,為蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)的注釋和管理提供支持。在已經(jīng)出現(xiàn)的蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位預(yù)測方法中,對集成多標(biāo)記學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用還比較少,而且大都只關(guān)注對特定問題、特定算法或技術(shù)的研究,缺少對通用型可擴(kuò)展預(yù)測系統(tǒng)的探索,特別是針對基于集成多標(biāo)記學(xué)習(xí)的預(yù)測系統(tǒng)。研究構(gòu)建集成多標(biāo)記學(xué)習(xí)模型的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),為進(jìn)一步實現(xiàn)基于集成多標(biāo)記學(xué)習(xí)的蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位預(yù)測系統(tǒng)建立良好支持,同時也為設(shè)計解決其它多標(biāo)記學(xué)習(xí)問題的系統(tǒng)提供模型參考,這在理論和實踐方面都需要深入研究。

蛋白質(zhì)標(biāo)記定位系統(tǒng)的生物分子質(zhì)譜成像（MSI）技術(shù)已成功用于直接分析生物組織切片．不僅避免了繁瑣的樣品提取、純化和分離步驟，而且能夠獲取生物組織中蛋白質(zhì)和多肽表達(dá)譜。并繪制二維質(zhì)譜圖像。質(zhì)譜成像技術(shù)不需要預(yù)知蛋白的種類，不要要抗體標(biāo)記，甚至不需要熒光染色，就能鑒定出未知的蛋白質(zhì)．

目前蛋白質(zhì)標(biāo)記定位系統(tǒng)已廣泛用于生理和病理組織中蛋白質(zhì)的表達(dá)以及其他分子標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)。這一方法能夠使HE染色與質(zhì)譜成像（MSI）的結(jié)果很好地關(guān)聯(lián)起來。

廣義的生物標(biāo)志物是指任何一種可以標(biāo)記出特殊疾病狀況，或是有機(jī)體生化機(jī)能狀態(tài)的物質(zhì)，還可以是用來衡量有機(jī)體的功能及健康的指標(biāo)物質(zhì)。腫瘤生物標(biāo)記物是腫瘤直接產(chǎn)生或由身體對癌癥特定響應(yīng)分泌的物質(zhì)，這些物質(zhì)或過程的存在表明癌癥存在于人體。

標(biāo)記物的類型有基因生物標(biāo)記、蛋白質(zhì)生物標(biāo)記以及其他細(xì)胞、病毒、碳水化合物等生物標(biāo)記。這些標(biāo)記物存在于腫瘤組織、組織間隙液、血液等體液中，可用于診斷、預(yù)測、藥物研發(fā)、個性化醫(yī)療、代理指標(biāo)等。早在1950年科學(xué)家就開始意識到血液里循環(huán)的生物分子能夠反映腫瘤細(xì)胞的狀態(tài)，目前對標(biāo)志物的研發(fā)過程主要包括發(fā)現(xiàn)和篩選候選標(biāo)志物以及驗證等。

在后基因組時代，科學(xué)家們不滿足對ATCG的探索，也開啟了蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。我們開始關(guān)注蛋白標(biāo)志物。細(xì)胞中，除水分外，蛋白質(zhì)約占細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的80%，因此它是構(gòu)成機(jī)體組織、器官的主要成分，也是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)按照功能不同可以分為結(jié)構(gòu)蛋白、營養(yǎng)和儲存蛋白、調(diào)節(jié)蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍?、催化蛋白、信使蛋白、防御蛋白等。作為諸多生物功能的直接執(zhí)行者，蛋白質(zhì)能更加直接迅速的反映機(jī)體的變化，故成為更好的候選腫瘤標(biāo)志物。腫瘤蛋白標(biāo)志物不存在于正常成人組織或者在腫瘤組織中的含量大大查過正常組織，包括癌胚蛋白、腫瘤相關(guān)抗原、酶、激素以及特殊的血漿蛋白。

目前蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)包括質(zhì)譜分析、二維凝膠電泳、蛋白質(zhì)微陣列技術(shù)、液相芯片等。由于技術(shù)的發(fā)展，我們不僅能檢測到體液（血液、尿液、組織間隙液等）內(nèi)的痕量蛋白質(zhì)，并且能對蛋白質(zhì)進(jìn)行相對和的定量，可以監(jiān)測體內(nèi)蛋白質(zhì)的變化，而這些變化的蛋白質(zhì)很可能提示著體內(nèi)生理或者病理變化。

近年隨著對腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制的深入了解，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的潛在的腫瘤候選標(biāo)志物，如AFP、CEA、PSA、CA125、Her2、TP53等，表1列出了已被FDA認(rèn)證的腫瘤標(biāo)志物的敏感性和特異性。目前的挑戰(zhàn)是如何提高這些標(biāo)志物對疾病預(yù)測、輔助診斷、療效監(jiān)測以及預(yù)后評估的敏感性和特異性。

除了初用單一的標(biāo)志物對疾病進(jìn)行預(yù)測，我們已經(jīng)嘗試用一組標(biāo)記物來克服單一標(biāo)志物帶來的交叉反應(yīng)等缺點。用CART、機(jī)器學(xué)習(xí)等分類統(tǒng)計的方法，我們可以篩選具有更高檢測靈敏性和特異性的標(biāo)記物組合。許多生物公司也生產(chǎn)如Quantikine ELISA試劑盒等產(chǎn)品來檢測各種標(biāo)志物組合。