在后基因組時(shí)代,隨著高通量測(cè)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(shí)具有多個(gè)亞細(xì)胞位置的蛋白質(zhì)數(shù)量也快速增長(zhǎng),只靠傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位已越來(lái)越難以適應(yīng)這種形勢(shì),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(cè)方法逐漸發(fā)展起來(lái),這種方法大都采用分類學(xué)習(xí)的手段進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)預(yù)測(cè)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?yàn)檫M(jìn)一步確定蛋白質(zhì)的功能提供非常有價(jià)值的線索,這有利于加速對(duì)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(cè)方法中,對(duì)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(duì)特定問題、特定算法或技術(shù)的研究,缺少對(duì)通用型可擴(kuò)展預(yù)測(cè)系統(tǒng)的探索,特別是針對(duì)基于集成多標(biāo)記學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)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(shí)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(cè)系統(tǒng)建立良好支持,同時(shí)也為設(shè)計(jì)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(shí)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(lái)。

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(lái)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(duì)癌癥特定響應(yīng)分泌的物質(zhì)，這些物質(zhì)或過(guò)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(cè)、藥物研發(fā)、個(gè)性化醫(yī)療、代理指標(biāo)等。早在1950年科學(xué)家就開始意識(shí)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(duì)標(biāo)志物的研發(fā)過(guò)程主要包括發(fā)現(xiàn)和篩選候選標(biāo)志物以及驗(yàn)證等。

在后基因組時(shí)代，科學(xué)家們不滿足對(duì)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(dòng)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(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)存蛋白、調(diào)節(jié)蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍住⒋呋鞍?、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(guò)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(cè)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(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行相對(duì)和的定量，可以監(jiān)測(cè)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(duì)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(duì)疾病預(yù)測(cè)、輔助診斷、療效監(jiān)測(cè)以及預(yù)后評(píng)估的敏感性和特異性。

除了初用單一的標(biāo)志物對(duì)疾病進(jìn)行預(yù)測(cè)，我們已經(jīng)嘗試用一組標(biāo)記物來(lái)克服單一標(biāo)志物帶來(lái)的交叉反應(yīng)等缺點(diǎn)。用CART、機(jī)器學(xué)習(xí)等分類統(tǒng)計(jì)的方法，我們可以篩選具有更高檢測(cè)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(lái)檢測(cè)各種標(biāo)志物組合。