【Transl Vis Sci Technol】罗氏眼科临床案例|Olink蛋白组学助力视网膜疾病房水蛋白标志物研究
房水(Aqueous Humor, AH)和玻璃体(Vitreous Humor, VH)紧邻视网膜,是研究眼科疾病机制、发现生物标志物和治疗靶点的关键生物材料。VH样本的采集风险较高,可能会引起视力威胁或其它并发症,通常只在玻璃体视网膜手术中进行,而AH则可通过前房穿刺安全抽取。现有研究已证明,AH中特定蛋白质的检测对于深入理解眼病的药物动力学、药效学及病理生理过程至关重要。靶向、超多重、高灵敏度的邻位延伸分析(PEA)技术能够实现微量样本中低丰度蛋白的检测,包括细胞因子,趋化因子和生长因子。混杂因素是导致偏差和变异的重要来源,考虑这些因素对于确保数据正确解释至关重要。因此需要相关研究评估眼部混杂因素对房水(AH)蛋白组学和代谢组学分析在视网膜疾病表征中的影响。
新文速递
罗氏制药早研团队联合四家研究中心,评估了眼部混杂因素对房水(AH)蛋白组学和代谢组学分析在视网膜疾病表征中的影响,研究结果发表于国际期刊Transl Vis Sci Technol,为房水标志物的研究提供了重要参考。
研究招募了138名受试者:102名患有新生血管性年龄相关性黄斑变性(nAMD)、18名患有糖尿病性黄斑水肿(DME)和18名白内障患者(对照组)。AH样本使用Olink Target 96蛋白组学和LC-MS/MS代谢组学平台进行了分析。其中,基于Olink Target 96平台选取了13个不同的panel,经过严格的质量控制,在超过30%的样本中检测到了756种蛋白质。数据分析包括相关性、差异丰度和基因集分析。与对照组相比,nAMD(3.2x)和DME(4.1x)AH总蛋白浓度显著更高。人工晶状体眼比自然晶状体眼显示出更高的AH总蛋白浓度(如,nAMD中为1.6倍),特定蛋白特征也展示出具有基质重塑特性。
研究发现,含有苯肾上腺素/托皮卡胺的散瞳药物增加了部分AH的蛋白表达,nAMD和DME组相比对照组IL-6表达水平显著升高。进一步研究暴露组是否与对照组中nAMD的房水生物标志物有类似的效应。差异表达分析发现,高3-羟基曼德酸水平的nAMD患者中IL-6显著上调。除了IL-6之外,ezrin、粒细胞集落刺激因子(G-CSF/CSF3)、IL-6家族细胞因子肿瘤坏死因子M(OSM)以及组织修复因子amphiregulin在高3-羟基曼德酸组中显著上调。
基因集富集分析(GSEA)证实了苯肾上腺素/3-羟基曼德酸暴露的生物学影响,其中在与细胞因子信号传导相关的基因集中显著富集,如Reactome白细胞介素-6信号传导基因家族。
苯肾上腺素/3-羟基曼德酸暴露与AH蛋白质谱的关系
研究人员进一步研究了眼部混杂因素如何影响差异蛋白质的丰度分析。研究发现,与对照组相比,未调整的nAMD和DME组之间显著上调的蛋白(FDR < 0.05)(下图A), 在调整晶状体状态、蛋白质浓度和3-羟基曼德酸暴露后, nAMD与对照组(从610降至47)和DME与对照组(从639降至146)的差异表达蛋白数量显著减少(下图B)。相反,在调整后,DME与nAMD相比,差异表达蛋白数从35增加到72。这可能是由于两种视网膜疾病组与对照组相比,混杂因素的差异较小。
分析AMD或DR相关的蛋白是否在AMD和DME组中上调蛋白中是否具有富集效应。在未调整的比较中没有观察到富集。然而,在调整后的比较中,观察到AMD和DR相关蛋白质的明显富集,更加集中的富集与疾病具有更强相关性。值得注意的是,未调整模型在DME与nAMD比较中显示出更强的富集,该生物学意义需要进一步研究。
下图C和D展示了未调整和完全调整模型之间的部分蛋白差异丰度,如受晶状体状态显著影响的MMP12和MMP3,在调整后失去了它们的差异显著性。相反,已知与DR和DME相关的蛋白质,如血管生成素相关蛋白4(ANGPTL4)和促红细胞生成素(EPO),在调整后保持或显示出更显著的差异。
研究总结
本研究强调了在眼科疾病房水(AH)蛋白组学研究时考虑混杂因素的重要性,包括AH中的蛋白质浓度、晶状体状况、以及由散瞳药物苯肾上腺素/托皮卡胺引起的瞳孔扩张效应。通过调整这些变量,能更精确地识别与疾病相关的特异性变化,并揭示AH蛋白质谱与疾病功能起源之间的潜在联系。
虽然研究指出了将AH作为玻璃体(VH)替代物的局限性,但也提供了提高AH分析准确性的实用方法,尤其是在有晶状体的患者中,以更准确地反映眼后段的状况。这些发现对于转化研究具有重大意义,不仅验证了AH作为视网膜疾病蛋白质生物标志物的潜力,还强调了在全面的蛋白组学研究和针对性生物标志物检测中考虑混杂因素的重要性,为发现更精确的生物标志物和开发眼科疾病新疗法提供了新的指导。
1. Titz B, Siebourg-Polster J, Bartolo F, et al. Implications of Ocular Confounding Factors for Aqueous Humor Proteomic and Metabolomic Analyses in Retinal Diseases. Transl Vis Sci Technol. 2024 Jun 3;13(6):17.
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