4D質(zhì)譜平臺(tái)助力蛋白組學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)療
2016年而咆，“臨床蛋白質(zhì)組學(xué)精準(zhǔn)醫(yī)療”計(jì)劃被正式提出。作為精準(zhǔn)醫(yī)療研究承前啟后的關(guān)鍵內(nèi)容幕袱，蛋白質(zhì)組學(xué)為疾病的精準(zhǔn)分型暴备、早期診斷、治療靶點(diǎn)们豌、致病機(jī)理及治療預(yù)后等方向的研究都提供了精確涯捻、全面的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)浅妆。SBC 4D-質(zhì)譜平臺(tái)致力于幫助該領(lǐng)域的專家學(xué)者開(kāi)展蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用研究，對(duì)此我們是認(rèn)真的障癌。
血液樣本由于蛋白分布動(dòng)態(tài)范圍廣凌外、蛋白含量分布不均的原因，使得高通量質(zhì)譜檢測(cè)面臨極大的挑戰(zhàn)涛浙。為解決血樣本蛋白質(zhì)譜檢測(cè)需求康辑，去血清/血漿高峰度蛋白，基于timsTOF Pro 質(zhì)譜檢測(cè)平臺(tái)轿亮，采用4D-DDA /4D-Direct DIA蛋白組檢測(cè)方法疮薇，可實(shí)現(xiàn)血液中低豐度蛋白的超高深度鑒定。SBC通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化與測(cè)試我注，目前可實(shí)現(xiàn)血漿樣本2000+蛋白檢出按咒，為血樣本的大規(guī)模研究提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
不同疾病具有其相應(yīng)的特異性但骨，其他體液類樣本或許也是biomarker研究的理想材料励七。比如，在神經(jīng)類研究中腦脊液可能更具有代表性和特異性奔缠，來(lái)看看我們?cè)谌祟惸X脊液樣本中的鑒定結(jié)果吧掠抬。
看了結(jié)果很心動(dòng)？我們還準(zhǔn)備了研究案例供大家參考哦添坊！
研究案例
蛋白質(zhì)組學(xué)助力發(fā)現(xiàn)酒精相關(guān)肝病新生物標(biāo)志物
編者按? ??酒精相關(guān)肝步肆怼（ALD）具有三個(gè)關(guān)鍵病理特征——纖維化箫锤、炎癥和脂肪變性贬蛙，但至今對(duì)于其病理機(jī)制仍不清楚。本研究開(kāi)發(fā)了一種配對(duì)的肝-血漿蛋白質(zhì)組學(xué)方法來(lái)推斷分子病理生理學(xué)谚攒，并探索該血漿蛋白質(zhì)組學(xué)在596名參與者（137名對(duì)照個(gè)體和459名ALD患者）的診斷和預(yù)后判斷方面的潛能阳准，其中360名患者同時(shí)進(jìn)行了基于活檢的組織學(xué)評(píng)估。研究者通過(guò)使用基于質(zhì)譜（MS）的蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程馏臭，分析了所有血漿樣本和79例肝臟活檢野蝇。在血漿和肝活檢組織中，代謝功能下調(diào)括儒，而纖維化相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)和免疫反應(yīng)增強(qiáng)绕沈。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型識(shí)別出蛋白質(zhì)組學(xué)生物標(biāo)志物（檢測(cè)到顯著的纖維化和輕度炎癥），其準(zhǔn)確性比現(xiàn)有的臨床分析更準(zhǔn)確帮寻。一個(gè)獨(dú)立的驗(yàn)證隊(duì)列驗(yàn)證了診斷模型的性能乍狐，為常規(guī)的基于MS的肝病檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。
一. 文章詳情
文章題目：Noninvasive proteomic biomarkers for alcohol-related liver disease
中文題目：蛋白質(zhì)組學(xué)助力發(fā)現(xiàn)酒精相關(guān)肝病新生物標(biāo)志物
發(fā)表時(shí)間：2022.06
期刊名稱：nature medicine
影響因子：87.241
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：LC–MS/MS質(zhì)譜檢測(cè)
DOI:?10.1038/s41591-022-01850-y
二. 研究?jī)?nèi)容
患者固逗、數(shù)據(jù)收集和研究設(shè)計(jì)
研究樣本包括三個(gè)隊(duì)列：（1）ALD患者隊(duì)列（GALA–ALD浅蚪；n=459藕帜，其中79例為組織-血漿配對(duì)患者）；（2）健康對(duì)照隊(duì)列（GALA–HP惜傲，n=137）洽故；（3）ALD驗(yàn)證隊(duì)列（GALA–ALD，n=63）盗誊。技術(shù)路線：通過(guò)使用數(shù)據(jù)獨(dú)立采集（DIA）和液相色譜系統(tǒng)獲得了所有參與者（n=659）的蛋白質(zhì)組譜圖时甚，包括對(duì)GALA-ALD隊(duì)列中459例ALD患者的血漿樣本和79份肝組織的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。然后將血漿蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合哈踱，構(gòu)建了用于檢測(cè)早期纖維化（F2）撞秋、炎癥（I2）和脂肪變性（S0）的預(yù)測(cè)模型。最后在ALD驗(yàn)證隊(duì)列進(jìn)行驗(yàn)證嚣鄙。
肝臟病變對(duì)肝臟和血漿蛋白質(zhì)組的影響
肝臟蛋白質(zhì)組共鑒定出717個(gè)與脂肪變性吻贿、纖維化、脂肪肝炎相關(guān)的差異蛋白哑子，其中與纖維化相關(guān)的蛋白有658個(gè)舅列，與炎癥活動(dòng)相關(guān)的蛋白有135個(gè)，與脂肪變性相關(guān)的蛋白有68個(gè)卧蜓。其中纖維化對(duì)肝臟蛋白質(zhì)組的影響最大帐要，其次是炎癥，同時(shí)炎癥中84%的失調(diào)蛋白也在纖維化過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)弥奸。隨著纖維化的發(fā)展榨惠，肝組織中注釋為“肝特異性”的蛋白表達(dá)下調(diào)；80%的”分泌“蛋白表達(dá)上調(diào)盛霎。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)赠橙，在與脂肪變性、纖維化和脂肪肝炎相關(guān)的排名前20 的差異蛋白中愤炸，與纖維化階段最相關(guān)的是肝臟的分泌蛋白期揪；與炎癥相關(guān)的蛋白中有50%是細(xì)胞骨架蛋白（說(shuō)明肝臟炎癥會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化）；與脂肪變性相關(guān)的蛋白中规个，發(fā)現(xiàn)了PLIN2和FABP4蛋白凤薛。綜合以上結(jié)果，有225個(gè)蛋白顯著差異豐富诞仓，包括206個(gè)纖維化的相關(guān)蛋白缤苫、163個(gè)炎癥活性相關(guān)蛋白和48個(gè)脂肪變性相關(guān)蛋白，構(gòu)成了肝臟血漿蛋白質(zhì)組重構(gòu)墅拭。隨著纖維化的發(fā)展活玲，134個(gè)蛋白表達(dá)上調(diào)，91個(gè)蛋白表達(dá)下調(diào)。在這些注釋為肝臟特異性或分泌的異常蛋白中翼虫，分別有83%和64%下調(diào)屑柔。
肝組織和血漿蛋白質(zhì)組學(xué)的整合
研究中對(duì)肝臟和血漿中的420種蛋白質(zhì)進(jìn)行了定量，結(jié)果顯示珍剑，這些蛋白質(zhì)在二維空間中的水平分化為兩簇掸宛。“對(duì)角線簇”表示這些蛋白質(zhì)的相對(duì)豐度等級(jí)在很大程度上與在肝臟和血漿中具有相關(guān)性招拙，而“垂直簇”則相關(guān)性較弱唧瘾。在這些常見(jiàn)檢測(cè)到的蛋白中，有112個(gè)蛋白在配對(duì)的肝臟和血漿樣本之間存在顯著相關(guān)性别凤。共有46個(gè)蛋白在肝臟和血漿蛋白組中均存在顯著差異（統(tǒng)稱為失調(diào)蛋白）饰序，并且這些失調(diào)蛋白主要參與免疫和炎癥反應(yīng)、ECM組織规哪、蛋白酶抑制劑和細(xì)胞粘附等求豫。從纖維化期F0到F4，大多數(shù)協(xié)同調(diào)節(jié)蛋白大量增加诉稍，少數(shù)蛋白在組織和血漿中表達(dá)不一致蝠嘉，研究者推測(cè)這可能是由于血漿水平是反映組織滲漏和肝臟合成受損的綜合結(jié)果。
ALD 早期病理學(xué)的生物標(biāo)志物
研究人員比較了22種最先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)分類器杯巨，確定了邏輯回歸模型作為最終分類器蚤告，使用“最小冗余-最大相關(guān)性”（mRMR）特征選擇算法，選定了選擇蛋白標(biāo)記物（共22種蛋白質(zhì)）來(lái)識(shí)別顯著肝纖維化（9種）服爷、輕度炎癥活動(dòng)（6種）和肝脂肪變性（12種）杜恰。基于Logistic回歸模型的平均交叉驗(yàn)證來(lái)預(yù)測(cè)顯著纖維化仍源、輕度炎癥活動(dòng)和脂肪變性心褐，結(jié)果顯示，三組蛋白標(biāo)志物組合模型的平均ROC-AUC 分別為0.90 镜会、0.85和0.91檬寂，具有良好的診斷效能终抽。與15種最先進(jìn)的臨床測(cè)試模型相比戳表，蛋白質(zhì)組學(xué)模型具有最高的F1分?jǐn)?shù)和準(zhǔn)確性。
在驗(yàn)證隊(duì)列中進(jìn)行模型性能的驗(yàn)證
蛋白質(zhì)組學(xué)模型正確排除健康匾旭、匹配的對(duì)照組(n=136)隊(duì)列中的顯著纖維化、晚期纖維化和輕度炎癥的準(zhǔn)確率分別為99%圃郊、100%和98%价涝；對(duì)于有酒精濫用史和低肝硬化而未進(jìn)行活檢的患者(n=97)，其準(zhǔn)確率分別為93%和100%持舆。在ALD驗(yàn)證隊(duì)列（n=63）中色瘩，F(xiàn)2和I2蛋白質(zhì)組學(xué)模型產(chǎn)生的ROC-AUC值分別為0.87和0.81伪窖，明顯高于隊(duì)列中其他10種同類模型。將蛋白質(zhì)組學(xué)模型與其他商業(yè)生物標(biāo)志物和肝纖維化的組織學(xué)分期進(jìn)行比較居兆，結(jié)果顯示覆山，F(xiàn)2蛋白質(zhì)組學(xué)模型顯示最高的鑒別精度的預(yù)測(cè)顯著高于F3和I2蛋白質(zhì)組學(xué)模型。綜上所述泥栖，這項(xiàng)研究構(gòu)建的蛋白質(zhì)組學(xué)模型是準(zhǔn)確的預(yù)后指標(biāo)簇宽。
三. 主要結(jié)論
本研究通過(guò)ALD患者、健康對(duì)照和ALD驗(yàn)證隊(duì)列的肝臟和血漿DIA蛋白組學(xué)研究吧享，發(fā)現(xiàn)肝臟和血漿均發(fā)生顯著的蛋白質(zhì)組重構(gòu)魏割。通過(guò)基于質(zhì)譜的蛋白組學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)模型相結(jié)合，確定了準(zhǔn)確檢測(cè)ALD中的纖維化钢颂、炎癥和脂肪變性三種相關(guān)病理狀態(tài)的蛋白生物標(biāo)志物組合钞它，同時(shí)也在驗(yàn)證隊(duì)列中得到了驗(yàn)證。通過(guò)深入的肝臟圖譜殊鞭，可以對(duì)血漿和組織變化進(jìn)行更詳細(xì)的功能比較须揣。總之钱豁，本研究不僅證實(shí)了先前的研究結(jié)果耻卡，同時(shí)也提供了具有診斷、預(yù)后和治療價(jià)值的潛在蛋白靶點(diǎn)牲尺，對(duì)潛在的ALD治療方案的發(fā)展有重要意義卵酪。
四. 參考文獻(xiàn)
Niu L, Thiele M, Geyer PE, et al. Noninvasive proteomic biomarkers for alcohol-related liver disease.?Nat Med. 2022;28(6):1277-1287. doi:10.1038/s41591-022-01850-y
