随着现代医学的不断进步,蛋白质组学逐渐成为生物医学研究的一个关键领域。尤其是血浆蛋白质组学,以其独特的研究对象和广泛的应用潜力,吸引了众多科研人员的关注。血浆作为血液的重要成分,富含多种蛋白质,这些蛋白质不仅反映了机体的生理状态,还能在一定程度上指示疾病的进展。
血浆蛋白质组学结合了先进的质谱技术和生物信息学分析方法,能够在仅需采集少量血液样本的情况下,对血浆中的蛋白质进行全面分析。这种方法具备高灵敏度、高通量、无创性和可重复性等优势,成为揭示临床疾病发生发展分子机制的重要工具,推动了疾病的早期诊断、预后评估和个性化治疗。
血浆蛋白质组学在疾病标志物筛选中的应用
那么,如何利用血浆蛋白质组学进行疾病标志物的筛选呢?我们可以通过几篇高水平的研究文章来探讨这一话题。
一项针对UK Biobank数据库的研究,绘制了包含2920种与疾病相关的血浆蛋白质及986种健康特征的蛋白质图谱。该图谱揭示了168,100个蛋白质-疾病关联和554,488个蛋白质-性状关联,发现超过650种蛋白质在至少50种疾病中表现出共性,且有超过1000种蛋白质显示出性别和年龄的异质性。进一步的研究表明,蛋白质丰度在鉴别疾病方面拥有巨大的潜力,183种疾病的曲线下面积(AUC)值均超过0.80。
研究团队还整合蛋白质数量性状位点数据,确定了474个致病蛋白,并提出了37个药物再定位的机会与26个具有良好安全性的潜在治疗靶点。
在另一项研究中,研究者分析了1189名脓毒症患者和422名对照样本,通过高通量串联质谱方法进行血浆蛋白质组学分析。结果发现有11种蛋白质在脓毒症患者中丰度显著提高,并构建的机器学习模型能够有效区分脓毒症患者和健康对照(AUC=100%)。该项工作为理解脓毒症的反应状态和疾病机制提供了重要的血浆蛋白特征,为脓毒症的精准医学奠定了理论基础。
经典血浆蛋白质组学方法的应用
此外,研究者在巨细胞动脉炎(Giant Cell Arteritis, GCA)患者中,分析了30例活跃GCA与30例匹配的对照样本中7000多个血浆蛋白质特征,结果发现537种蛋白质在活性GCA与对照组之间存在差异表达。基于机器学习生成的预测模型,准确区分了活性GCA、非活性GCA及对照样本的能力也非常高(交叉验证准确率分别为95%和98%)。
针对帕金森病(PD)患者的研究发现,有23种蛋白质在PD患者和健康对照中差异表达。通过构建包含8个预测因子的机器学习模型,准确区分了帕金森患者和正常对照(AUC=100%)的能力,揭示了氧化应激和神经炎症是触发相关机制的重要因素。
在对434名经活检确认的肾病患者进行分析后,有研究通过SomaScan蛋白质组学平台识别出156种与急性肾小管损伤(ATI)相关的独特蛋白,这些研究为ATI的发生机制提供了新的线索,其中还包括与ATI相关的7条关键信号通路。
未来展望
综上所述,以上几篇文章均采用了经典的血浆蛋白质组学研究方法,通过非靶向蛋白定量技术筛选出差异表达的蛋白质,结合临床表型及蛋白质功能等信息,利用集成机器学习等数据挖掘方法,最终筛选出有助于疾病早期诊断和监测的多种生物标志物。
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