脑脊液与血浆蛋白组学揭示脑小血管病新生物学特征：为生物标志物发现和药物重定位提供新机遇

《Nature Aging》：Proteogenomics in cerebrospinal fluid and plasma reveals new biological fingerprint of cerebral small vessel disease

本研究针对脑小血管病（cSVD）缺乏特异性生物标志物和治疗靶点的难题，通过孟德尔随机化分析40,000余例个体的脑脊液（CSF）和血浆蛋白质组数据与磁共振成像（MRI）标记物的关联，首次系统揭示了49个与cSVD相关的蛋白质，其中CSF蛋白占主导地位。这些蛋白富集于细胞外基质、免疫反应和小胶质细胞活性通路，且多数与卒中、痴呆风险相关。研究还识别出多个现有药物靶点，为cSVD的早期诊断和治疗策略开发提供了重要分子基础。

　　

随着人口老龄化进程加速，脑小血管病（cSVD）已成为导致卒中和痴呆的主要原因之一。这种疾病特征性地影响大脑小血管的结构和功能，但在早期阶段往往“隐匿”无明显临床症状，仅能通过磁共振成像（MRI）检测到。尽管高血压是cSVD最明确的危险因素，但传统血管危险因素仅能解释老年人群中MRI-cSVD变异的一小部分。更为棘手的是，目前尚缺乏能够特异性针对cSVD病理过程的治疗药物。

以往的研究多局限于血浆蛋白质组分析，且样本量有限（N<5,000），主要集中在欧洲 ancestry人群。研究人员假设，虽然血浆可能提供易于获取的生物标志物，但脑脊液（CSF）作为在血管周围间隙循环的液体，可能更准确地反映cSVD的生物学特征。为了验证这一假设，研究团队开展了一项大规模蛋白基因组学研究。

这项发表在《Nature Aging》上的研究，创新性地整合了独特的CSF和血浆蛋白质定量性状位点（pQTL）资源与最大的MRI-cSVD全基因组关联研究（GWAS），采用孟德尔随机化（MR）框架，对超过2,500种蛋白质与cSVD MRI标记物的因果关系进行了系统评估。研究还通过多层次的随访分析，包括跨体液、跨平台、跨祖先和跨生命周期的验证，确保了结果的稳健性。

关键技术方法包括：利用两样本孟德尔随机化（2SMR）分析CSF（N=3,107）和血浆（N=35,559）pQTL与WMH体积（N=48,454）和PVS负担（N=38,903）的遗传关联；使用Olink平台在独立欧洲血样队列（3C-Dijon，N=1,087；UK Biobank，N=5,494）进行观察性验证；通过日本Nagahama研究（N=785）进行跨祖先分析；借助i-Share研究（N=1,748）探索生命早期关联；结合单细胞RNA测序资源解析细胞类型特异性；整合药物数据库筛选潜在治疗靶点。

发现蛋白质-cSVD关联

研究发现49个蛋白质与MRI-cSVD显著相关，其中41个在CSF中发现，4个在血浆中发现，4个在两种体液中均发现。大多数关联在敏感性分析后保持稳健，反向MR分析排除了反向因果关系。多变量MR调整收缩压后，大部分关联保持不变，但七个蛋白质的关联减弱。

重要蛋白质的验证

在多层次随访分析中，多个蛋白质的关联表现出高度一致性。特别是PILRA-deltaTM、PILRA-M14和CTSB与WMHs和PVSs的关联在CSF和血浆中均得到验证。ARSB与WMHs的关联也在跨平台分析中得到证实。值得注意的是，一些与免疫调节相关的蛋白质（如PILRA异构体、TLR1和GPNMB）在20岁左右的年轻成年人中已显示出与老年人一致的方向性关联，表明免疫调节可能是cSVD最早涉及的病理过程之一。

cSVD相关蛋白质与卒中和痴呆的关系

评估49个cSVD相关蛋白质的临床意义发现，61%的蛋白质至少与卒中或痴呆风险存在名义关联（P<0.05），其中18个达到FDR校正显著性。这些关联为理解cSVD与临床结局的分子联系提供了新见解。

生物学解释

通路富集分析显示，cSVD相关蛋白质显著富集于蛋白聚糖生物合成、细胞外基质组织和免疫反应通路。单细胞分析进一步揭示了小胶质细胞在cSVD中的重要作用，特别是与T细胞介导的免疫和淀粉样蛋白纤维形成相关的特定小胶质细胞状态。

蛋白质组学驱动的药物发现

研究还利用MR估计支持药物发现，识别出针对七个cSVD相关蛋白质的现有药物，这些药物以与有益治疗效果兼容的方向发挥作用。例如，基于较高CSF EPO水平对WMH体积的保护作用，EPO类似物的重新定位成为一个有前景的方向。

研究结论强调，这项大规模蛋白基因组学研究提供了cSVD的全面体内生物学特征，揭示了49个蛋白质-cSVD关联，其中大多数在CSF中发现。结果突出了cSVD在分子和细胞水平上的重要生物学过程，并指出了涉及免疫和炎症的早期生命机制。此外，研究为开发cSVD循环生物标志物和药物重定位铺平了道路，为这种高度流行且目前缺乏特异性生物标志物和治疗的疾病提供了重要的前进方向。

研究的创新性在于首次大规模整合CSF和血浆蛋白质组数据，采用多层次验证策略，并深入探索了蛋白质-cSVD关联的生物学机制和临床意义。这些发现不仅深化了对cSVD病理生理机制的理解，也为开发新的诊断方法和治疗策略提供了重要线索，特别是在生物标志物发现和药物重定位方面具有直接转化价值。