非线性蛋白质组关联研究揭示静脉血栓栓塞新机制：发现43个非线性关联蛋白及8个新型生物标志物

本研究针对传统蛋白质组关联分析(PWAS)仅考虑线性关系的局限性，开发了创新的非线性PWAS分析流程。研究人员通过英国生物银行(UK Biobank)378,474例欧洲人群数据，鉴定出43个与静脉血栓栓塞(VTE)存在非线性关联的蛋白质，其中8个为线性分析无法检测的新靶点。UKB-PPP前瞻性队列验证了ULBP2、IL18BP等8个蛋白的非线性趋势，通路分析揭示这些蛋白参与内皮发育、流体剪切应力等VTE关键通路。该研究为VTE发病机制提供了新见解，并建立了首个系统性分析蛋白质-疾病非线性关系的标准化流程。

　　

静脉血栓栓塞(VTE)作为威胁生命的血管事件，全球每年导致超过60万人死亡，其发病机制复杂且存在显著个体差异。传统研究多聚焦于线性遗传关联，然而越来越多的证据表明，蛋白质与疾病的关联往往呈现"U型"、"J型"等复杂非线性模式。例如，p53蛋白在癌症中表现出"细胞变阻器"特性，tau蛋白与神经退行性疾病存在阈值效应。这些现象引发关键科学问题：当前基于线性假设的蛋白质组关联研究(PWAS)是否会遗漏重要生物标志物？蛋白质与VTE的关联是否存在未被发现的非线性模式？

华中科技大学的研究团队在《Nature Communications》发表创新性研究，开发了首个系统性整合非线性分析的PWAS流程。该研究利用英国生物银行(UK Biobank)378,474例欧洲人群遗传数据，通过贝叶斯岭回归模型预测308种Olink蛋白和2384种SomaScan蛋白水平，经UKB-PPP队列验证后保留537种预测性能良好(R²>0.01)的蛋白质。创新性地采用限制性立方样条(RCS)模型进行非线性关联分析，同时设置双重统计检验：整体显著性检验(P_RCS<9.3×10^-5)和非线性检验(P_Non-linear<0.05)。研究还设计前瞻性队列验证策略，在28,318例UKB-PPP样本中测量蛋白质水平并追踪VTE事件。

研究结果部分，非线性PWAS揭示43个与VTE显著相关的蛋白质，可分为两种模式：模式I（35个蛋白）同时具有显著线性和非线性关联，如VWF蛋白呈现"S型"曲线；模式II（8个蛋白）仅显示非线性关联，包括新发现的TEK、CCL25等。剂量反应曲线显示ULBP2、IL18BP呈"J型"，CCL25呈"L型"，ICAM2、LGALS4呈"U型"等多样化模式。前瞻性队列成功复制8个蛋白的非线性趋势，包括免疫调节蛋白ULBP2(NKG2D配体)和炎症调控因子IL18BP(IL-18拮抗剂)。通路富集分析显示，非线性蛋白显著富集于内皮发育(GO:0003158)和流体剪切应力(path:hsa04510)等通路，而线性蛋白主要富集于凝血功能等经典通路。

在讨论部分，研究强调了多项重要发现：首次报道MAN1A2（糖基化调控蛋白）和VSIG2（免疫调节因子）等新型VTE相关蛋白；阐明ABO血型蛋白通过非线性机制影响VWF水平；揭示内皮细胞发育通路在VTE中的复杂调控网络。方法学上，研究突破传统PWAS线性假设局限，建立包含双模式识别（模式I/II）、RCS建模、前瞻性验证的标准化流程。值得注意的是，相比仅用线性分析可能导致的20%遗漏率（8/43），新方法显著提高生物标志物发现效能。

该研究为复杂疾病的蛋白质组研究提供新范式，其建立的非线性分析框架可推广至其他疾病领域。发现的非线性蛋白不仅为VTE风险预测提供更精准的生物标志物，其特殊的剂量反应曲线还为药物靶点选择提供重要参考——例如ICAM2的"U型"曲线提示维持中等水平可能最有利于血栓预防。未来研究可进一步探索这些非线性关联背后的分子机制，并在更多族裔群体和临床场景中验证其普适性。