眼科案例甄选|Olink蛋白组学为眼疾深层机制探索带来新视角

文摘   科学   2024-09-04 08:01   中国香港  
对珍贵临床样本,例如从眼部收集的样本时,由于体积极为有限,执行多重分析便显得尤为困难。而在多样化的样本基质中开展多重蛋白分析,将显著拓展我们对生物学深层机制的认识。Olink超灵敏超微量蛋白质组学检测,利用邻位延伸分析技术(Proximity Extension Assay, PEA)突破了这一难题,它能够从低至2μl 的样本中同时测定5400种以上蛋白生物标志物,为眼科研究带来了革命性的突破。
本文将重点介绍几个眼科应用案例,其中利用Olink PEA技术测量了泪液玻璃体房水等眼部样本中的蛋白生物标志物,对有限的珍贵样本进行了深入数据挖掘,进而深入探究一系列眼部疾病的分子机制。Olink蛋白组学技术正逐步成为深入理解眼疾发展机制和制定治疗方案的关键工具。通过分析眼部体液中的蛋白表达模式,科学家们不仅能够揭示眼病背后的分子机制,而且还能通过这种非侵入性液体活检技术,为疾病监测和治疗提供了全新视角。此外,也为开发创新治疗策略、改善患者临床预后开辟了新道路。

泪液样本 
新研究揭示Dupilumab治疗AD过程中眼部炎症机制

研究背景:特应性皮炎(Atopic Dermatitis, AD)是一种常见的慢性炎症性皮肤病。度匹鲁单抗(Dupilumab)是一种用于治疗特应性皮炎的生物制剂,但其可能导致大约三分之一的患者出现眼部表面疾病(Dupilumab-Associated Ocular Surface Disease,DAOSD),其病理机制尚未完全明确。该研究探讨了在使用Dupilumab治疗AD的过程中,患者泪液中的炎症标志物变化,以及这些变化与DAOSD之间的关系。

研究方法:泪液样本收集,从AD患者(包括有和没有发展DAOSD的患者)以及非AD患者中收集泪液样本。使用Olink 炎症panel对泪液样本中的炎症标志物进行定量分析。在未局部麻醉的情况下,使用Schirmer试纸条收集泪液,提取后的泪液样本离心10分钟,立即冻结在- 80℃,直至进一步分析。微生物组分析,通过下一代测序技术对眼部表面微生物组进行分析。

根据DAOSD的临床表现和泪液有无将患者分为4组:第1组,AD并出现DAOSD (ADwDAOSD,n = 8),基线、随访(第8周)/发病前、发病时采集泪液;第2组:AD未出现DAOSD(ADw/oDAOSD,n = 15),在基线和随访时(第8周)采集泪液;第3组为AD并出现DAOSD组,DAOSD发病时泪液(ADwDAOSDonset, n = 14);第4组,非AD (n = 8),基线和随访(第8周)泪液。

研究发现:在dupilumab治疗后,与AD患者基线相比,DAOSD泪液中观察到31种炎症标志物的表达上调。尽管IL-12B在ADwDAOSD组和ADw/oDAOSD组中均上调,但炎症标志物的模式在组间和随时间的变化存在显著差异。在ADwDAOSD组中,研究观察到在dupilumab治疗下,患者从基线时的混合型Th2/Th17模式向Th1/ Th17模式转变。此外,在DAOSD中也观察到重塑和纤维化标志物的上调。对基线标志物表达进行语义图和层次聚类分析,发现了4个区分AD和非AD、ADwDAOSD和ADw/oDAOSD患者组的聚类。在一项先导性研究中,dupilumab治疗与眼表微生物组丰富度降低相关。

在接受dupilumab治疗后, AD患者与非AD患者的泪液中炎症标志物表现出显著不同的模式特别是,发生了DAOSD的AD患者,与未出现DAOSD的AD患者相比,其泪液中的炎症反应呈现出独特特征。这些发现不仅丰富了我们对DAOSD病理机制的认识,而且为识别具有DAOSD风险的患者提供了新的生物标志物。这将有助于医生更精确地预测和治疗与dupilumab治疗相关的眼部并发症,为患者带来更为个性化和有效的治疗方案。通过深入分析泪液中的炎症模式,我们能够为临床治疗提供更为精准的指导,特别是在预防和管理与dupilumab治疗相关的眼部疾病方面,开辟了新的治疗策略和研究方向。

玻璃体样本
创伤性眼病诊断和预后炎症生物标志物新突破

研究背景:创伤增殖性玻璃体视网膜病变(Traumatic Proliferative Vitreoretinopathy, TPVR)是一种眼部疾病,其特征是在视网膜表面形成和收缩纤维膜,涉及炎症增殖重塑三个阶段。已知多种眼内细胞因子、生长因子、趋化因子、基质蛋白、细胞类型和多种信号通路相互作用,促进了这一复杂病理过程的发展。这项研究旨在深入探索TPVR患者的炎症生物标志物,以期在疾病早期进行有效干预。并通过构建TPVR兔模型,进一步验证了这些生物标志物的表达模式。该研究由天津医科大学总医院眼科团队领衔,通过Olink蛋白组学技术,成功鉴定了一系列与TPVR相关的炎症生物标志物。这些发现为早期干预和疾病管理提供了新的可能性。

研究方法:采用Olink炎症Panel比较开放性眼外伤(Open Globe Injury, OGI)后7 ~ 14 天 TPVR患者(N= 19)和黄斑裂孔患者(N = 22)玻璃体中差异表达蛋白(Differentially Expressed Proteins, DEPs),并进行DEPs与临床体征的相关性分析、蛋白-蛋白相互作用(PPI)分析、受试者工作特征曲线下面积(AUC)分析和功能富集分析。建立TPVR兔模型,采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测OGI后0、1、3、7、10、14和28 天候选白细胞介素家族成员(IL-6、IL-7、IL-33)的表达水平。

研究发现:研究人员检测到48个DEPs,相关性分析显示CXCL5、EN-RAGE、IL-7、ADA、CD5、CCL25、CASP8、TWEAK和IL-33与临床体征显著相关,包括眼部伤口特征、PVR评分、PVR复发和最终视力(R = 0.467–0.699, p < 0.05),所有这些DEPs的AUC值均为最佳(0.7344–1)。PPI分析进一步验证了IL-6、IL-7、IL-8、IL-33、HGF和CXCL5的高互作性(组合得分:0.669–0.983)。这些DEPs在新的信号通路中富集,如癌症信号通路(N = 14, p < 0.000)。TPVR兔模型中IL-6IL-7IL-33的玻璃体水平与Olink数据趋势一致,均在OGI后1天显示出显著的差异表达。
IL-7IL-33EN-RAGETWEAKCXCL5CD5可能是TPVR发病机制和预后潜在生物标志物,早期损伤也可能是针对白介素家族生物标志物进行TPVR干预的理想时机。这项研究不仅显著提升了我们对TPVR病理过程的深入理解,而且为制定创新的治疗策略和改善患者的临床预后提供了明确指引。通过对这些生物标志物的进一步研究和应用,我们有望开发出更为精准的早期诊断方法个性化治疗方案,从而为TPVR患者带来更加光明的治疗前景。

房水样本
房水蛋白组学预测葡萄膜黑色素瘤的转移潜力

研究背景:葡萄膜黑色素瘤(Uveal Melanoma, UM),作为最常见的原发性眼内恶性肿瘤,其治疗后转移问题尤为严峻,约半数患者面临转移性疾病的威胁。目前,基因表达分析(Gene Expression Profiling, GEP)在临床上被广泛用于评估UM患者的转移风险,但这一方法依赖于眼内肿瘤活检来获取样本,这不仅限制了其应用范围,同时也带来了一定的风险和挑战。为了克服这些限制,本研究着眼于探索一种创新的非侵入性方法——房水蛋白组学分析,以期预测UM的转移潜力。通过分析房水样本中的蛋白表达模式,旨在开发出一种更为安全、便捷的评估工具,为UM患者的临床管理提供新的视角和策略。这一研究不仅有望减少患者因活检所带来的身体和心理负担,同时也为早期诊断和个性化治疗提供了可能,从而有望显著改善UM患者预后‍‍‍‍‍

研究方法:通过非侵入性房水液体活检,研究收集了20例UM患者的房水样本,并通过GEP分为不同的分子类别。使用Olink PEA平台,对1472个目标蛋白的表达水平进行了深入分析,并将这些蛋白的表达模式与UM患者的临床特征进行了系统比较。

研究发现:通过比较,发现45个差异表达蛋白(Differentially Expressed Proteins, DEPs)可在诊断时区分GEP 1类(低转移风险)和GEP 2类(高转移风险)通过路径分析发现这些DEPs与炎症反应、细胞生长、细胞运动和上皮-间质转化(Epithelial-to-Mesenchymal Transition, EMT)相关。上游调节因子分析(Upstream Regulator Analysis, URA)识别了TNF、FGF2、IL-1受体、MYD88和SPRY2作为45个DEPs的潜在上游调节因子。

房水蛋白组学分析,作为一种新颖的非侵入性技术,为评估UM患者的转移潜力带来了突破性进展。这种方法尤其适用于那些因肿瘤体积过小而难以进行传统活检的情况,为这些患者提供了一种替代的诊断途径。通过深入分析房水样本中的蛋白表达模式,房水蛋白组学分析不仅能够揭示UM分子特征,还可能成为预测疾病转移风险的有力工具。它为临床医生提供了一种新的视角,帮助他们更准确地评估患者的病情,制定个性化的治疗方案。

写在最后

Olink超灵敏超微量蛋白组学检测技术,以其卓越的灵敏度微量化处理能力,成功攻克了在珍贵且体积受限的眼科样本中进行多重蛋白分析的难题。以上三个案例均展示了Olink技术在研究中的关键作用。蛋白组学的加入不仅加深了研究学者对眼病分子机制的深入理解,更为开发新的治疗策略改善患者临床预后提供了坚实的科学支持。随着蛋白组学技术的不断进步和深入应用,我们也期待着这项技术继续推动眼科医学的发展,为患者带来更精准有效的诊疗手段。

参考文献

1. Thormann K, et al. Dupilumab-associated ocular surface disease is characterized by a shift from Th2/Th17 toward Th1/Th17 inflammation. Allergy, 2024.
2. Guo H, et al. Vitreous Olink Proteomics Reveals Inflammatory Biomarkers for Diagnosis and Prognosis of Traumatic Proliferative Vitreoretinopathy. Front. Immunol.,2024.

3. Peng CC, et al. Diagnostic Aqueous Humor Proteome Predicts Metastatic Potential in Uveal Melanoma. Int J Mol Sci. 2023.

Olink Proteomics

Part of Thermo Fisher Scientific 



   Olink Proteomics创立于瑞典乌普萨拉,致力于突破蛋白检测在“多重能力/特异性”、“灵敏度”和“检测通量”等方面的综合瓶颈,进而实现超灵敏多重蛋白标志物检测、无偏靶向蛋白质组学和精准蛋白组学,以帮助蛋白标志物的发现、药物研发、转化医学、以及让“多组学整合”真正切实可行。


    具体来说,我们基于专利PEA技术,秉承严谨和透明的科学精神,开发并充分验证了一系列开创性的Olink Panel。


    这些Panel可赋能科学家,通过在1-6µl体液中精确检测15-5400+种生物标志物,更加充分地理解实时生物学。从而,借助多组学发现pQTL等创新药物靶点;筛选更好的疾病预测和预后标志物;理解药物作用的MoA, Safety, PK, PD, Dose;拓展已上市药物的适应症;开发伴随诊断;加速药物研发进程,降低药物研发成本;同时促进从临床科研到临床应用的转化;提高肿瘤等疾病早筛方法的灵敏度和特异性,并最终达致精准医学。


    Olink现已覆盖100%主要信号通路,实现生物学意义上的超灵敏无偏靶向蛋白组学(兼容各种样本类型,对传统方法无法胜任的血浆血清等体液样本尤其适用)


官网:
https://www.olink.com

电话:+86 21 5077 8771

邮箱:China@olink.com

地址:上海市浦东新区沪南路2157弄2号1011室

Olink Proteomics
Olink Proteomics来自瑞典,为精准医学/转化医学提供创新蛋白标志物及组学检测方案。借助PEA专利技术和充分验证,实现了蛋白组学检测技术在通量、特异性、灵敏度的突破。021-50778771, China@olink.com
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