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利用蛋白质组学鉴定动脉粥样硬化的生物标志物

发布时间: 2018-09-16
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景杰编者按:动脉粥样硬化是一种主要的慢性进行性疾病,可以导致引起中风、心肌梗死(MI)甚至心脏死亡,严重危害人类的健康。该病的产生涉及内皮功能障碍,脂质积累和炎症细胞以及细胞外基质(ECM)的重塑等过程。传统上通过影像学、组织学histology等方法对该疾病等诊断不是非常可靠,因此临床上迫切需要更好的方法对该病进行预测。最近发表在著名学术期刊Journal of Clinical Investigation的一项研究指出了新的研究思路:通过蛋白质组学寻找动脉粥样硬化的蛋白标志物来。作者对颈动脉内膜切除手术后的样本及人类血管平滑肌细胞(SMCs)分泌蛋白质组分别进行了分析,最终找到了4个可能的蛋白标志物,结合其长期随访和详细的监测动脉粥样硬化的表现和发展,对上述蛋白标志物进行了验证。景杰生物作为蛋白质及翻译后修饰的领跑者,可以为您提供一整套常规蛋白质组学及修饰组学研究的解决方案,同时还能为您提供高灵敏度的修饰类泛抗体,助力您的研究工作。

关键词:蛋白质组学、动脉粥样硬化、心肌梗塞、细胞外基质(ECM)

研究思路和成果:

作者选取了相同年龄的6个有症病人和6个无症病人,分别利用盐酸胍和0.5M的盐酸胍对胞外基质蛋白ECM进行提取。分别鉴定到110个、87个ECM或ECM相关蛋白,这里面有51个为同时都鉴定到的蛋白。其中差异表达的蛋白分别为18个和14个 (图 1)。通过对这些差异蛋白进行疾病相关分析发现,这些蛋白主要参与纤维化,动脉闭塞性疾病,心血管疾病以及动脉硬化等疾病中。


图1. A. 0.5M NaCl提取的胞外基质蛋白(ECM)。B. 盐酸胍提取的ECM蛋白

作者将鉴定到的146个ECM中差异变化的蛋白与自于卡罗林斯卡(BiKE)斑块转录组差异表达转录本进行了整合性分析,找到了5个共表达差异的蛋白:CTSB, CHI3L1, MMP9, S100A8以及S100A9 (图 2)。


图2. 整合ECM蛋白质组差异表达蛋白和BiKE转录差异表达数据库,找到5个在蛋白和mRNA水平都发生差异的蛋白

目前的研究表明,血管平滑肌细胞SMCs和动脉斑块有关,其在调节炎症反应中的角色被人忽视。因此这里,作者利用蛋白质组学分析了SMCs分泌的蛋白,结果鉴定到94个ECM相关蛋白,其中有50%与颈动脉内膜组织鉴定的结果匹配。尤其是LGALS3BP(Galectin-3-binding protein )蛋白含量发生了显著的变化,作者通过早期动脉粥样硬化样本进行了免疫荧光验证(红色部分),并对两个来自不同自愿者的SMCs细胞进行了免疫印迹验证,结果表明MMP9处理会伴随着FN1和TNC的降解,和LGALS3BP的释放。


图3. 整合ECM蛋白质组和血管平滑肌SMCs蛋白质组,找到一个显著性表达表达蛋白LGALS3BP。(原图中94 ECM proteins来源于SMC)

作者通过免疫组化对组学鉴定到的蛋白S100A8,S100A9, CHI3L1,MMP9,LGALS3BP以及细胞标志物包括CD68(巨噬细胞标志物),CNN,SMA(SMC标志物)所得到的结果进行了验证,并对病人进行了10年进展期的随访证明了之前数据中的结果的可信性(图4)。


图4. 在组织、血浆中对找到的biomarkers进行验证

小结:目前在临床上,还没有可靠的方法对动脉粥样硬化的病人在出现症状前进行诊断。在这里,本文的作者抛开传统的影像学或组织病理学的方法,利用蛋白质组学,通过分析血液中的ECM或相关的蛋白标志物,来实现对动脉硬化病人进行有效诊断。该方法如果能够最终应用于临床,无疑对患者来说是一大福音。

参考文献:

Sarah R. Langley, et al.(2017). Extracellular matrix proteomics identifies molecular signature of symptomatic carotid plaques. The Journal of Clinical Investigation 127:1546-1560

景杰生物通过整合以组学为导向(包括基因蛋白质组学和组蛋白密码组学)的生物标志物发现、以生物标志物为导向的药物研发、以高质量抗体为基础的诊断试剂盒开发这三个环节,逐步构建起“疾病精准分层”、“精准药物研发”、“疾病精准诊断” 三位一体的精准医疗产业化发展的运作链条,从而为精准医疗产业化开创出一片广阔前景, 并开辟出一条可行路径。


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