【Nature Metabolism】SCALLOP借助Olink技术对3万余人的90种心血管蛋白进行基因组和药物靶点评估

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生物标志物是支持临床决策的医疗工具,大致可分为疾病风险或预后的通用标志物,或反映特定疾病过程或生物学活动的标志物两大类。血液中循环的蛋白来自多种器官和细胞类型,包含主动分泌和被动漏出的蛋白。

血浆蛋白由于其无创、易得等特性,经常被用作诊断和预测疾病的生物标志物,对临床实践和药物开发具有关键意义。

 

在最近发表于《自然-代谢》的一项研究中,SCALLOP联盟*3万多人中确定了90种心血管蛋白的蛋白定量性状位点pQTL,从而得到了85种蛋白的451pQTL(与蛋白表达水平相关的遗传变异)。这些数据来自15个研究队列(来自联盟成员),所有这些队列都使用了Olink为心血管研究设计的panel(Olink CVD I)。本期我们Olink China将为大家一起解读该项研究中使用的实验方法和重要发现。

 
*SCALLOP联盟是基于Olink平台的蛋白pQTL图谱和生物标志物分析的合作框架,并欢迎来自全球的PI 加入https://www.olink.com/scallop/
 
 
 
概述:

通过在3万多人中绘制和复制90种心血管蛋白的蛋白定量性状位点(pQTL),该研究发现了85种蛋白的467pQTL。这些pQTLs与其他信息来源相结合,用于评估已知的药物靶点,并提出新的靶点候选者或重新定位的机会,其基础是:

 

a)利用孟德尔随机化进行因果关系评估,

b)利用跨pQTL基因分配进行通路图谱绘制,

c)以蛋白为中心的多基因风险评分,使可信的靶点机制与亚组个体相匹配,从而实现精准医疗。

 

除了大约170个顺式pQTLs与受影响蛋白编码基因近端的遗传变异外,还发现了许多反式pQTLs并映射到调控途径,且在一些情况下可通过正交手段进行验证。此外,还应用孟德尔随机化方法确定了11个与人类疾病有联系的、有新的因果证据的蛋白,这些蛋白可能成为未来药物靶点研究的兴趣点。

 
关键结论

13项研究中21 758名受试者的90种蛋白质进行全基因组元分析,发现467个独立的遗传位点与85种蛋白的血浆水平有关。跨pQTLs的分析表明,转录调控、翻译后修饰、细胞信号和蛋白酶活性是遗传变异影响血浆蛋白水平的常见机制:

 
 

 

基于药物干预和转基因小鼠的正交证据支持CVD-I反式pQTLs中的一个子集的基因与蛋白的因果关系(左图:在人体中作用于CCR5/CCR2的小分子双重抑制剂对MCR-1CCL-4的诱导作用;右图:在小鼠中敲低ABCA1TRIB1引起循环蛋白SCF水平的降低)。
 
 

 

 

孟德尔随机分析揭示了25CVD-I蛋白对至少一种人类复杂疾病或表型具有很强的因果关系证据。其中,7个蛋白与已上市的疗法或正在进行的临床阶段药物开发相一致:
 

 

 

遗传性分析和多基因风险评分(PRS)得出的结果显示出遗传结构的巨大差异:
 

 

 

展望   

该研究基于pQTL的框架是为了解决与药物开发相关的几个关键挑战而开发的,包括a)循环蛋白的潜在调控途径的映射,b)基于致病蛋白的新靶点候选者的识别,c)药物在开发中的重新定位,d)靶点相关的安全性及e)通过蛋白生物标志物或遗传PRS将靶点机制与患者匹配:

 

 

 
作者自述

"SCALLOP联盟成立之初,我们并不知道将人类遗传学与Olink蛋白组学相结合是否能够达到如此规模,更不知道我们的方法是否会对疾病生物学产生新的见解。基于这篇论文,我预测我们将看到下一代有效的药物从类似的方法中出现——基于对蛋白生物标志物进行仔细的孟德尔随机化研究。这项工作的功劳应该归于CVD-I编写组和SCALLOP联盟成员"

 
Anders Malarstig博士是辉瑞全球研发部靶点科学总监,负责新药靶点和精准医学的开发和应用策略。
他是SCALLOP联盟的创始成员和主要联系人,同时也是卡罗林斯卡研究所的附属研究员。
 

 

Reference: Folkersen, L., Gustafsson, S., Wang, Q. et al. Genomic and drug target evaluation of 90 cardiovascular proteins in 30,931 individuals. Nat Metab 2, 1135–1148 (2020).
 
 
2021年11月17日 13:38
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