OLINK蛋白組助力超400例潰瘍性結腸炎血漿蛋白標誌物發現！

炎症性腸病 （IBD） 包括潰瘍性結腸炎（UC）和胃腸道的慢性炎症性疾克羅恩病（CD）。與許多其他慢性免疫介導疾病一樣，炎症似乎是由遺傳易感個體暴露於環境風險因素引起的。目前，人們對最終導致不可逆炎症的早期關鍵驅動因素和引發免疫失調的觸發因素的理解甚少。然而，越來越多的資料表明，明顯症狀出現並得到疾病診斷之前是臨床前疾病階段，在此階段，遺傳和環境風險因素之間的複雜相互作用導致微生物轉移、上皮完整性喪失以及免疫反應失調的啟動和擴大。

這些早期疾病過程最終導致亞臨床炎症，同時啟用先天和適應性免疫系統。但前序研究表明，在後期被診斷患有潰瘍性結腸炎的個體的血清中尚未發現任何蛋白質標誌物特徵。深入研究潰瘍性結腸炎的早期階段有助提高對疾病發病機制和治療目標的進一步瞭解，因為一旦患者出現症狀並被診斷出患有既定疾病，早期關鍵炎症途徑的模式可能會被非特異性炎症所掩蓋。

近期瑞典厄勒布魯大學醫院研究團隊在Gastroenterology雜誌（IF 22。68）發表題目為“Systemic Inflammation in Preclinical Ulcerative Colitis”的文章，旨在系統研究臨床前潰瘍性結腸炎的全身性炎症免疫反應。文中透過以含212個體的臨床前潰瘍性結腸炎佇列（Pre-clinical Cohort）為發現佇列，以及含151個體的起始佇列（Inception Cohort）和含78個體的雙胞胎佇列（Healthy Twins Cohort）兩個佇列為驗證佇列，使用Olink炎症panel進行血漿蛋白組學研究，最終發現了6種蛋白標誌物可以作為潰瘍性結腸炎的早篩早診，且其中4個蛋白質與遺傳及環境風險暴露相關（圖1）。

圖1 佇列設計及研究發現概述

研究方案及結果

1。 臨床前潰瘍性結腸炎佇列

單蛋白邏輯迴歸模型找到了6種特定蛋白（MCP-1、CXCL9、SLAMF1、CCL11、MMP10和CXCL11）有差異表達（標稱P值<0。05）（表1）。在將性別、年齡和吸菸習慣作為協變數後，所有標誌物仍然顯著。在這些標誌物中，MMP10、CXCL9和CCL11與後期潰瘍性結腸炎的診斷最密切相關。

表1 臨床前佇列中差異表達的血漿蛋白標誌物

2。 驗證臨床前蛋白標誌物的生物學相關性

透過比較IBD特徵初始佇列中診斷為潰瘍性結腸炎的初治患者和健康對照來驗證所鑑定蛋白質的生物學相關性，與臨床前佇列中的發現一致，除MCP-1外的所有已鑑定蛋白質均有差異表達（表2）。

表2 IBD特徵佇列中未接受治療的潰瘍性結腸炎患者和健康對照者的診斷前蛋白質相對丰度比較

並透過建立一個基於5種炎症蛋白的多變數預測模型來檢查這些標誌物的預測能力，並透過執行LOO交叉驗證分析驗證其在初始佇列中的預測能力（圖2）。該模型在將初治、新診斷的潰瘍性結腸炎患者與健康對照組區分開來方面具有很高的預測能力（LOO AUC=0。92）。

圖2 受試者工作曲線（ROC）分析區分初始佇列中的初治潰瘍性結腸炎患者與健康對照

3。 共享遺傳和環境風險因素對臨床前蛋白標誌物的影響

透過比較潰瘍性結腸炎患者的健康雙胞胎兄弟姐妹和健康獻血者來研究共有遺傳和環境風險因素對臨床前蛋白質標誌物的影響。與臨床前佇列的研究結果一致，在健康雙胞胎兄弟姐妹中觀察到MMP10、CXCL9、CXCL11和 MCP-1上調（表3）。

表3 潰瘍性結腸炎患者健康雙胞胎兄弟姐妹和健康獻血者診斷前蛋白標誌物相對丰度的比較

此外，CCL11似乎被上調（P=0。08），但SLAMF1不顯著（P=0。22）。並且這些蛋白質標誌物的水平在同卵和異卵健康雙胞胎之間沒有顯著差異。在由4個顯著重複的生物標誌物蛋白（LOO AUC=0。62，圖3）構建的 LOO 交叉驗證預測模型中，潰瘍性結腸炎患者的健康雙胞胎兄弟姐妹在某種程度上也可以與健康的獻血者分開。

圖3 受試者工作曲線（ROC）分析區分潰瘍性結腸炎患者的健康雙胞胎與健康獻血者

4。 不同佇列中蛋白標誌物水平的探索

當相對蛋白標誌物水平相對於每個佇列的健康對照的平均值進行標準化並進行比較時，除MCP-1外，所有佇列中6種預診斷標誌物的相對丰度均呈階梯式增加。在健康對照組（調整為1）中觀察到最低水平，健康的雙胞胎兄弟姐妹和臨床前患者表現出中等水平，而潰瘍性結腸炎患者表現出最高的相對丰度（圖 4 B-G）。

圖4 （A）來自臨床前佇列的6種蛋白質在3個佇列中的重合情況。（B-G）臨床前潰瘍性結腸炎病例、潰瘍性結腸炎患者和潰瘍性結腸炎患者的健康雙胞胎與健康對照組的失調蛋白的相對水平。

最後展望

本文確定了6種血漿蛋白標誌物的上調，在產生臨床顯著性潰瘍性結腸炎的數年前，便參與激活了促炎和組織修復途徑。這個研究結果為最終導致潰瘍性結腸炎的炎症事件的早期預測提供了新的資料，因為暴露於遺傳和環境風險因素會觸發幾種蛋白質的啟用。對早期疾病機制的進一步瞭解可能會揭示新的治療靶點，併為疾病預測和干預措施開闢途徑，以延緩甚至阻止疾病向臨床表現的進展。

當然，由於佇列樣本的限制，後續研究還應針對在潰瘍性結腸炎的所有不同階段（即臨床前階段、診斷時以及診斷後）收集的生物材料的縱向評估，去發現更多的蛋白標誌物或證據。總之，本文透過三個佇列的巧妙設計篩選出一個蛋白標誌物模型，可以在疾病診斷前區分潛在患者及健康人群，顯示了蛋白標誌物在疾病早篩領域中的重要作用。