整合多组学方法揭示急性髓系白血病血浆蛋白生物标志物的因果作用与治疗潜力

《Frontiers in Immunology》：Identification and validation of plasma protein biomarkers as therapeutic targets in acute myeloid leukemia: an integrative multi-omics study

本刊推荐：本研究通过整合孟德尔随机化（MR）、单细胞RNA测序和实验验证，首次发现TNFAIP8、TCL1A、WFDC1（风险因子）和TNFSF8（保护因子）与急性髓系白血病（AML）存在因果关联。这些血浆蛋白不仅为AML靶向治疗提供新靶点，其动态变化（如TNFAIP8在复发患者中显著升高）更凸显其作为疾病监测生物标志物的潜力。多组学交叉验证与药物重定位分析（如WFDC1与地西他滨的潜在协同作用）为AML精准治疗开辟新途径。

　　

引言

急性髓系白血病（AML）作为最常见的成人白血病，具有高度异质性和高复发率的特点。尽管靶向治疗取得进展，其复发率仍高达60-80%，全球年死亡病例超过8万例。传统观察性研究在识别血浆蛋白与白血病发生关联时存在混杂偏倚和反向因果的局限性。本研究首次采用蛋白质组范围的孟德尔随机化（MR）方法，结合多中心数据整合分析，系统性探索血浆蛋白与AML风险的因果关联，为靶向治疗开发和疾病监测提供新视角。

研究方法

研究设计采用三重交叉验证策略：分别利用deCODE遗传学研究（1,647个顺式pQTL）和英国生物样本库（UK Biobank）制药蛋白质组计划（UKB-PPP，2,923个pQTL）的蛋白质定量性状位点（pQTL）数据作为暴露变量，芬兰基因组（FinnGen）和UK Biobank的AML全基因组关联研究（GWAS）数据作为结局变量，进行三组独立MR分析（deCODE-FinnGen、deCODE-UK Biobank、UKB-PPP-FinnGen）。仪器变量筛选遵循严格标准：位于基因区域±1 Mb范围内的顺式pQTL、全基因组显著性阈值P<5×10^-8、连锁不平衡聚类（r2<0.001）、剔除回文结构SNP，并保留F统计量>10的强工具变量。

主要采用逆方差加权（IVW）法进行MR分析，辅以MR-Egger、加权中位数和加权模式法进行敏感性检验。通过贝叶斯共定位分析验证共享因果变异概率（PPH3+PPH4>0.5），并利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集（SCP1987，包含42例AML患者和10例健康对照的254,910个细胞）解析候选基因在造血祖细胞和免疫细胞中的表达模式。实验验证阶段，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测20例AML患者（含新诊断、完全缓解和复发亚组）与6例健康对照血清中目标蛋白水平。此外，开展表型全关联研究（PheWAS）评估靶点安全性，并通过药物特征数据库（DSigDB）预测潜在治疗药物。

研究结果

三组MR分析分别识别出65、69和86个与AML关联的血浆蛋白（P<0.05）。经方向一致性筛选和共定位验证，最终确认四个核心蛋白：TNFAIP8（OR=3.66）、TCL1A（OR=2.34）和WFDC1（OR=1.85）为AML风险因子，TNFSF8（OR=0.33）为保护因子。平台一致性分析显示，WFDC1（rs400345）、TCL1A（rs78986913）和TNFAIP8（rs1035376）在SomaScan和Olink平台的核心pQTL高度一致。

单细胞表达谱揭示关键生物学特征：WFDC1主要表达于粒细胞-单核细胞祖细胞（GMP）、巨核细胞-红细胞祖细胞（MEP）和多能祖细胞（MPP）；TCL1A富集于前B细胞和祖B细胞；TNFAIP8和TNFSF8主要在CD4⁺ T细胞中表达。分子分型分析发现TNFAIP8表达与ELN2017风险分层相关，WFDC1在RUNX1-RUNX1T1融合亚型中特异性高表达，而TNFSF8在CBFB-MYH11融合亚型中显著下调。

ELISA实验验证了MR结果的可靠性：与新诊断AML患者相比，健康对照组TNFSF8水平显著升高（P<0.05），而TNFAIP8、WFDC1和TCL1A均显著降低。动态监测发现，完全缓解（CR）患者中TNFAIP8水平下降、TNFSF8水平回升，复发患者则呈现相反趋势，提示二者作为疗效监测标志物的潜力。

药物重定位分析识别出13个靶向候选蛋白的已上市药物，包括TNFAIP8相关的甲氨蝶呤、维A酸，TNFSF8相关的丙戊酸、长春新碱，以及WFDC1相关的卡莫司汀、地西他滨。PheWAS结果显示这些靶点具有良好安全性特征，未发现严重脱靶效应。

讨论

本研究通过多组学整合策略揭示了血浆蛋白在白血病发生中的因果作用。尤其值得注意的是WFDC1在血液肿瘤与实体瘤中可能发挥相反功能：其在实体瘤中通常为抑癌因子，而在AML中却表现为风险因子，这种微环境依赖性功能转换值得深入探究。TNFAIP8通过激活ERK通路介导化疗耐药的机制，与其在复发患者中持续高表达的现象相吻合，支持其作为联合治疗靶点的价值。

技术层面，研究创新性地采用跨平台pQTL交叉验证和贝叶斯共定位分析，有效规避了群体重叠偏倚和连锁不平衡干扰。然而，当前AML GWAS统计效能有限导致较少关联达到FDR校正阈值，且缺乏分子亚型分层数据，未来需扩大样本量并完善临床注释以深化精准医疗应用。

结论

TNFAIP8、TCL1A、WFDC1和TNFSF8作为AML新型因果介质，兼具治疗靶点与动态监测标志物的双重价值。其中TNFAIP8和TNFSF8在疾病演进中的规律性波动，为构建AML复发预测模型提供了生物标志物组合基础。后续研究应聚焦于靶向药物的功能验证、分子机制解析以及多中心临床队列的转化应用。