利用非標記（2D，Label free）及標記（DIGE、SILAC、iTRAQ）定量的蛋白組技術與方法，可以實現對不同樣品中的大量蛋白進行大規模的相對定量研究，進而為相關具體機制的深入闡明提供基礎和思路。

癌癥發生機制研究方面，Kikuchi 等人利用非標記的 Label free 方法分析了臨床非小細胞肺癌組織與正常肺組織的蛋白質組差異，共鑒定到了 3621 個蛋白質, 并發現其中 758 個蛋白質在兩組樣本中存在顯著地表達差異。利用生物信息對差異數據進行進一步的分析和篩選，作者選取了其中一些差異表達蛋白進行了進一步地表達驗證和功能研究，并證實 p21- activated kinase 2 的差異表達在非小細胞肺癌的增殖與轉移過程中具有重要作用，可能成為非小細胞肺癌治療的新靶點。相關成果發表在 2012 年《Molecular & Cellular Proteomics》上。基于該蛋白質組學實驗發掘的大量蛋白質差異表達數據，該研究團隊在后續的研究中選取了其中另外一個差異表達蛋白——SLC1A5 (solute-linked carrier family A1 member 5)進行了進一步地功能研究，并于 2013 年在《Clinic cancer research》上發表了關于 SLC1A5 通過介導谷氨酸轉運影響非小細胞肺癌生長和存活的論文。

腫瘤轉移研究方面，為了闡明 epidermal growth factor receptor (EGFRvIII)突變導致多形性膠質母細胞瘤表現出高浸潤表型的分子機制，Mukherjee 等人發表于 2009 年《Cancer  Research》的研究，利用 iTRAQ 的方法分別標記了野生型（wtEGFR）和突變型(EGFRvIII)腫瘤組織樣本，并檢測了兩類樣本中蛋白質組的表達變化，發現了 18 個蛋白質在兩類樣本中存在>1.5 倍的表達差異。在此基礎上，作者從差異表達蛋白質中選取了細胞侵襲相關蛋白 CRMP1 進行了進一步的表達和功能驗證，并最終證實 CRMP1 缺失對 EGFRvIII 突變多形性膠 質母細胞瘤的高浸潤表型具有重要貢獻。Schliekelman 等 2011 年發表在《Cancer research》 的研究利用 SILAC 的方法對 miR-200 缺失誘導上皮細胞間質轉化（EMT）的高轉移肺腺癌細胞與非高轉移腺癌細胞進了標記，并檢測兩組細胞的全細胞裂解液、細胞表面蛋白質及條件培養基中的蛋白質表達差異：發現了大量新的與肺腺癌轉移相關的蛋白質，尤其是腫瘤轉移中發生的大范圍的微環境的改變，并構建了 TGF-β 作用分子信號網絡。通過比較 microRNA- 200 缺失后腫瘤細胞蛋白質組的差異表達，作者證實了 microRNA-200 限制 EMT 發生和轉移的作用是通過直接調節細胞外基質蛋白和肽酶實現的。

腫瘤干細胞研究方面，為了發現新的腫瘤干細胞生物標志物，Ching-Huai Ko等利用iTRAQ 的方法，通過比較肝癌細胞與肝癌干細胞的蛋白質組差異，發現了一些新的可用于鑒定肝癌干細胞的生物標志物，并對相關差異表達蛋白質的功能進行了驗證。在腫瘤干細胞功能研究方面，利用 DIGE-MS 的方法，Thirant 等發表于 2012 年《Stem cell》的研究比較了神經膠質瘤干細胞樣細胞與神經干細胞的蛋白質組表達差異，發現肝癌衍生生長因子（HDGF）在神經膠質瘤干細胞中顯著地高表達，進而進一步證實 HDGF 是一個新的神經膠質瘤干細胞相關的血管新生因子。

腫瘤微環境研究方面，Zeng 等利用 SLIAC 的方法研究了腫瘤細胞與正常上皮細胞共培養條件下細胞分泌蛋白組的變化，鑒定到了共培養體系細胞上清中 45 個表達增加超過 2 倍的蛋白質，這些蛋白均與腫瘤相關的生物過程有關。此研究為后期研究腫瘤細胞與微環境細胞間的相互作用提供了基礎。

除了相對定量，利用基于選擇性/多反應監視（SRM/MRM）質譜技術的蛋白組學，可以實現對復雜樣品中的目的蛋白進行絕對定量。2011 年發表在《PNAS》的研究利用 SRM 的蛋白質組學方法檢測了不同腫瘤細胞系中 Ras 突變蛋白的表達。SRM 實驗發現平均每個 SW480 結直腸癌細胞中有大約 1.3*106 個野生型 Ras 蛋白，突變 Ras 與野生型 Ras 的比例為 5.6。 同樣的方法也被用于進行正常結直腸組織、結直腸癌腫瘤組織和胰腺囊腫液等臨床樣本中 Ras 突變蛋白的絕對定量。