痛风案例｜Olink助力系统炎症因子图谱绘制与新靶点发现
文摘
Science
2024-08-01 08:00
上海
痛风是最常见且复杂的炎症性关节炎，是一种单钠尿酸盐(MSU)沉积所致的晶体相关性关节病。痛风发作是典型的自限性先天免疫过程，经历起始、增强和消退3个阶段。急性痛风发作导致生活质量下降，并增加主要不良心血管(CV)事件的风险，包括心肌梗死、中风、心力衰竭和死亡。痛风常发生在血清尿酸水平(SUL)升高至>360umol/L后，将SUL降低到目标(<300 μmol/L)以下，可以使MSU晶体溶解并治愈痛风。虽然降尿酸治疗(ULT)药物可用且有效，但超过70%的患者仍然无法控制痛风的反复发作。既往研究表明，IL-1β在痛风发作过程中起主要和核心作用，IL-1β阻断是痛风有效的治疗选择，欧洲药品管理局已批准使用IL-1抑制剂阿那白滞素和卡纳单抗治疗痛风。然而超过30%的痛风对IL-1β抑制耐受，且长期抑制IL-1β会产生严重的副作用。因此，对痛风发作机制的研究和预防，及其他替代和安全治疗靶点的发现尤为重要。新文速递
欧洲奈梅亨大学和巴黎大学等研究机构的科学家团队，近期在国际风湿病顶级期刊Ann Rheum Dis （IF=27.97）发表最新研究成果：采用Olink蛋白质组学技术，比较了处于不同疾病阶段痛风患者血浆蛋白水平及炎症特征，发现在痛风发作期、发作间期及达到治疗目标的3个时间点，有21种炎症生物标志物存在差异表达；其中TNFSF14在炎症关节局部产生，并通过增加IL-1β和IL-6的产生放大痛风炎症反应；且TNFSF14的单核苷酸多态性与IL-1β的产生有关；痛风发作涉及多种炎症介质，可作为潜在的治疗靶点。GOUTROS（prospective gout population）是一个前瞻性痛风患者队列，本研究共纳入了71例患者，其中36例有3个时间点血浆样本(T1、T2、T3)；71例有2个时间点血浆样本(T1和T2)（T1、T2、T3分别为痛风发作、发作间期和SUL降低到目标(<300 μmol/L)）。不同时间点的血浆样本采用Olink Inflammation Panel 检测了92种炎症相关的血浆蛋白，并进行不同时间点的蛋白表达差异分析，绘制不同痛风阶段的炎症图谱及相关的通路富集分析。
三个痛风阶段的炎症谱分析
研究进一步在独立的验证队列（OLT1177-05，共18例患者，有痛风发作期T1和治疗14天后T2的成对的血浆样品）中同样采用Olink Inflammation Panel 进行检测和验证；同时，通过体外和动物实验进一步研究TNFSF14在痛风炎症反应中的作用，深入了解和研究了与痛风发作相关的炎症介质；研究结果表明痛风发作涉及多种炎症介质，可作为潜在的治疗靶点。炎症相关蛋白分析（针对不同时间点(T1, T2, T3)的血浆样本）结果显示，19种蛋白在T1和T2间差异表达，13种蛋白在T1和T3间差异表达，共21个蛋白在3个时间点间差异表达。这21个蛋白中有16个蛋白在T1显著上调，5个蛋白下调，其中IL6，TNFSF14和OSM有非常明显的差异变化。不同时间点的蛋白表达
基于以上21种差异表达的炎症蛋白进行GO和KEGG富集分析显示：T1期富集的蛋白与生长因子活性、趋化因子活性、免疫反应和肿瘤坏死因子受体等相关；包括IL-17和TNF信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用和MAPK或Ras信号通路等。
蛋白差异表达与临床特征相关性分析表明，CRP与部分炎症蛋白上调正相关（如IL-6、TNFSF14、OSM和CCL23等），与部分炎症蛋白下调负相关（如TRAIL、TNFB、TRANCE和AXIN1）。值得注意的是，IL-6表达与痛风石的存在相关，以IL-6作为预测因子，研究发现在痛风发作期IL-6水平高的患者更有可能出现痛风石（ROC=0.7）。
IL-6水平的方框图与ROC
独立验证队列蛋白差异分析显示， 经NLRP3抑制剂dapansutrile治疗后14天后，IL-6、TNFSF14、CSF-1和VEGF的表达显著降低。除IL-6外，TNFSF14、CSF-1和VEGFA也是潜在生物标志物，在痛风发作间期或达到SUL目标后，它们的水平首先下降。
独立队列验证
ELISA检测进一步显示，痛风发作时滑液中TNFSF14浓度显著高于骨关节炎时（283.7±559.1 vs 10.8±31.1 pg/mL, P＜0.001)，炎症关节局部产生的TNFSF14有助于其血清中浓度的提高。NLRP3抑制剂对痛风治疗的研究显示：TNFSF14可调节LPS和MSU晶体诱导的促炎细胞因子产生，通过诱导IL-1ß和IL-6的产生来增强痛风发作的炎症反应；但它的阻断能否加速痛风缓解还需要进一步的研究。除此之外，TNFSF14的遗传变异也影响其他促炎细胞因子的产生和痛风发作。
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以上研究显示TNFSF14是一个全新的、且非常重要的痛风相关炎症介质，通过增加如IL-6、IL-1β和TNF-α等炎症介质的产生进一步放大增强炎症反应。TNFSF14可能被作为减少痛风发作的治疗靶点。写在最后
基于Olink血浆蛋白组学针对前瞻性痛风患者队列和独立炎症队列研究显示：TNFSF14、IL-6、CSF-1和VEFGA在痛风发作时显著上调，可作为新的潜在生物标志物；其中TNFSF14在炎症关节局部产生，并通过增加IL-1β和IL-6的产生而放大痛风发作的炎症反应；且TNFSF14的SNP与IL-1β的产生有关，影响骨髓细胞产生炎症细胞因子的能力；基于Olink Inflammation Panel 检测了92种炎症相关的血浆蛋白表达和分析，证实痛风的发作涉及多种炎症介质，其中TNFSF14可作为痛风潜在的治疗靶点。1. Ea H-K, et al. Systemic inflammatory cytokine profiles in patients with gout during flare, intercritical and treat-to target phases: TNFSF14 as new biomarker, Ann Rheum Dis 2024; 0:1–12. doi:10.1136/ard-2023-225305
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）。
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