通过整合综合孟德尔随机化和蛋白质组学数据鉴定阿尔茨海默病的生物标志物

【字体: 时间:2025年03月07日 来源:Journal of Translational Medicine 6.1

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  为确定阿尔茨海默病(AD)潜在血浆生物标志物或药物靶点,研究人员整合多组学数据开展研究,发现 5 种血浆蛋白与 AD 存在因果关系。

  # 阿尔茨海默病研究新突破:5 种血浆蛋白与疾病风险密切相关
在老龄化社会不断加剧的当下,阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)已成为严重威胁老年人健康和生活质量的 “隐形杀手”。它是一种进行性神经退行性疾病,大脑中异常堆积的淀粉样 β(Aβ)斑块和 tau 蛋白缠结,无情地侵蚀着患者的认知和记忆功能。目前,针对 AD 的有效疗法少之又少,寻找新的治疗靶点和诊断标志物迫在眉睫。
血液中或许隐藏着解开 AD 谜题的关键线索。血液中的生物标志物检测具有微创、低成本的优势,若能找到与 AD 密切相关的血浆生物标志物,将为疾病的早期筛查、诊断和治疗开辟新的道路。在此背景下,来自美国内华达大学拉斯维加斯分校(University of Nevada, Las Vegas,UNLV)等机构的研究人员展开了深入探索,相关研究成果发表在《Journal of Translational Medicine》上。

研究人员采用了一系列前沿技术方法。首先是两样本孟德尔随机化(Mendelian randomization,MR)分析,利用孟德尔遗传定律,以基因变异作为工具变量,推断血浆蛋白水平与 AD 之间的因果关系。研究中使用的蛋白定量性状位点(cis protein quantitative trait loci,cis-pQTLs)数据来自对欧洲血统人群的研究,这些数据反映了基因变异如何影响血浆蛋白的表达水平。同时,研究人员还整合了全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)数据集,该数据集包含大量 AD 患者和对照人群的基因信息,有助于确定与 AD 相关的遗传变异。此外,研究人员进行了贝叶斯共定位分析,判断血浆蛋白与 AD 之间的因果关联是否由共享的因果变异驱动;通过表型扫描,评估相关单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)与其他性状的关联,以排除潜在的混杂因素。

在研究结果方面,发现阶段,研究人员对 1916 种血浆蛋白进行 MR 分析,发现 27 种血浆蛋白的遗传预测水平变化对 AD 有显著因果影响,经过敏感性分析排除 3 种蛋白后,确定了 24 种与 AD 存在因果关系的血浆蛋白。其中,11 种蛋白水平增加与 AD 风险升高相关,如 B 细胞连接蛋白(B-cell linker protein,BLNK);13 种蛋白水平增加与 AD 风险降低相关,如颗粒蛋白前体(progranulin,GRN) 。

复制阶段,研究人员利用独立的 AD GWAS 数据对发现阶段的 24 种候选血浆蛋白进行验证,7 种血浆蛋白被证实与 AD 存在因果关系,且因果方向与发现阶段一致。贝叶斯共定位分析进一步确认了 5 种血浆蛋白(BLNK、CD2 相关蛋白(CD2-associated protein,CD2AP)、GRN、配对免疫球蛋白样 2 型受体 α(paired immunoglobulin-like type 2 receptor alpha,PILRA)和配对免疫球蛋白样 2 型受体 β(paired immunoglobulin-like type 2 receptor beta,PILRB))与 AD 的关联,表明它们可能是潜在的生物标志物或药物靶点。

转录水平的复制研究中,对 5 种推定的蛋白编码基因进行转录组 - wide MR 分析,发现 BLNK、CD2AP 在大脑皮层,GRN 在小脑、皮层和海马体中,其基因表达与 AD 存在显著关联,进一步支持了这些蛋白在 AD 发病机制中的作用。而在非洲血统人群中的研究未发现血浆蛋白与 AD 之间存在因果关系,这可能与样本量较小导致的统计效力不足有关,也提示了不同种族人群中 AD 病理机制可能存在差异。

综合来看,研究通过整合多组学数据和多种分析方法,确定了 5 种与 AD 存在因果关系的血浆蛋白,并根据证据强度将它们分为两个层级。这些蛋白主要与微胶质细胞活动和溶酶体功能相关,为深入理解 AD 的发病机制提供了新的视角。

不过,该研究也存在一定局限性。不同的蛋白质测量平台可能会捕获不同的蛋白亚型,影响研究结果的准确性;部分 MR 关联仅在使用 Wald 比率法时发现,且由于有效 SNP 工具变量数量有限,无法进行更全面的敏感性分析;非洲血统数据中的 pQTLs 信息有限,样本量较小,限制了研究结果在不同种族间的比较。

尽管如此,这项研究意义重大。它为 AD 的诊断和治疗提供了潜在的新靶点和生物标志物,如针对 GRN 开发的增加其水平的疗法已进入临床试验阶段。未来,进一步研究这些血浆蛋白的功能,开展大规模、多平台、多种族的研究,有望为攻克 AD 带来新的希望,让我们离战胜这一 “记忆杀手” 更近一步。
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