多组学联合网络药理学揭示斑秃关键靶点及中药候选药物研究

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:Clinical Proteomics 2.8

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  斑秃(AA)治疗存在部分患者应答差、易复发等问题。研究人员通过孟德尔随机化(MR)、单细胞 RNA(scRNA)测序等,筛选出 DEFB1 等关键蛋白,发现中药成分 cimigenol 可作用于 DEFB1,为 AA 治疗提供新方向。

  脱发是困扰许多人的难题,斑秃作为一种常见的炎症性非瘢痕性脱发,不仅会导致毛发突然脱落,严重时甚至可能引发全头脱发,且具有高复发率,给患者带来极大的心理和社会压力。尽管目前已有糖皮质激素、JAK 抑制剂等治疗手段,但部分患者治疗反应不佳,停药后复发风险高,同时治疗成本及社会影响也不容忽视,因此迫切需要开发新的药物靶点和更经济的治疗选择。
为解决这些问题,北京友谊医院的研究人员开展了相关研究,旨在寻找斑秃的关键蛋白及潜在治疗药物。该研究成果发表在《Clinical Proteomics》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,整合分析了三个独立的全基因组关联研究(GWAS)汇总数据集,这些数据集包含血浆蛋白的蛋白质定量性状位点(pQTL),运用孟德尔随机化(MR)方法筛选出与斑秃有因果关联的血浆蛋白,并在另外两个独立队列(Fenland 研究和 UK Biobank Pharma Proteomics Project)中进行验证;其次,利用从 GEO 数据库下载的两个单细胞 RNA(scRNA)测序数据集(GSE212447 和 GSE233906),分析候选药物靶点在斑秃患者病变组织与健康样本中的基因表达差异;此外,借助网络药理学工具 Autodock Vina 和 GROMACS,从中药中筛选与靶点相互作用的成分,并通过分子动力学模拟验证其相互作用的稳定性。

关键蛋白的筛选与验证


通过 MR 分析,在 deCODE 研究中发现 1799 种血浆蛋白中有 224 种与斑秃存在显著因果关联,经 Bonferroni 校正后,DEFB1、MRC1、HGFAC、BRD2、ADGRE2 和 CYB5D2 六种蛋白仍具有显著关联。在 Fenland 研究中,DEFB1、HGFAC 和 CYB5D2 的因果效应得到验证,而 BRD2 未被验证;在 UKBPPP 研究中,仅 MRC1 和 ADGRE2 有适用工具变量,但未显示与斑秃的因果关联。Meta 分析支持 DEFB1、HGFAC、CYB5D2 和 ADGRE2 作为斑秃的药物靶点,最终确定 DEFB1、HGFAC 和 CYB5D2 为有前景的治疗靶点。

潜在副作用评估


通过 Phe-MR 分析评估候选靶点的潜在副作用,发现仅 DEFB1 与链球菌感染导致的败血症风险升高相关,其他蛋白未显示与不良性状的显著关联,这为后续药物开发的安全性提供了一定依据。

细胞特异性表达分析


基于两个 scRNA 测序数据集分析发现,在斑秃患者的角质形成细胞中,DEFB1 表达轻度上调,在 GSE233906 数据集中更为明显,且在 cycling 基底细胞中 DEFB1 表达细胞比例增加;而 HGFAC 和 CYB5D2 在两种数据集中的表达细胞比例相对较低。

DEFB1 功能验证及通路分析


在 HaCaT 细胞中过表达 DEFB1 后,MICA 的 RNA 和蛋白表达均上调,基因集富集分析(GSEA)显示 TGFβ/SMAD 信号通路在斑秃患者的角质形成细胞中富集,进一步验证 DEFB1 过表达可激活 TGFβ/SMAD2 通路。

中药成分筛选与分子模拟


以 DEFB1 为靶点,通过分子对接从中药系统药理学数据库(TCMSP)中筛选出 545 种符合标准的成分,其中 cimigenol 结合能最低(-9.8 kcal/mol)。分子动力学模拟显示,DEFB1 与 cimigenol 形成的复合物在约 50 ns 后稳定,结合自由能为 - 13.04 kcal/mol,表明二者相互作用稳定。细胞实验表明,cimigenol 可逆转 DEFB1 过表达诱导的 MICA 表达升高和 TGFβ/SMAD2 通路激活,且在 1μM 浓度下对 HaCaT 细胞无明显毒性。

研究结论与意义


本研究通过多组学分析、细胞实验和网络药理学工具,识别出 DEFB1、HGFAC 和 CYB5D2 作为斑秃的潜在药物靶点,其中 DEFB1 作为风险因子,其过表达通过激活 TGFβ/SMAD2 通路促进 MICA 表达,参与斑秃的发病机制。中药成分 cimigenol 被证实可与 DEFB1 稳定结合并抑制其功能,为斑秃的治疗提供了新的药物开发方向。该研究不仅拓展了对斑秃发病机制的理解,还为中药在斑秃治疗中的应用提供了科学依据,有望开发出更有效、经济的治疗药物。然而,研究也存在一定局限性,如数据主要来源于欧洲后裔,可能存在种族遗传异质性;严格的显著性阈值可能导致遗漏潜在靶点;部分靶点在 scRNA 数据集中表达较低,其与循环蛋白的关联需进一步研究。尽管如此,该研究为斑秃的精准治疗和中药现代化研究奠定了重要基础。

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