《Neurology Neuroimmunology & Neuroinflammation》：Prognostic Biomarker Signature of Relapse in Neuromyelitis Optica Spectrum Disorders in the CIRCLES Observational Study
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摘要：背景与目的：视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSDs）是一种罕见的中枢神经系统（CNS）自身免疫性疾病，其残疾随复发而累积。预测和预防复发的能力可显著改善临床结局，潜在地降低发病率及生活质量下降。这项蛋白质组学研究旨在识别可预测NMOSD复发的个体及复合候选血
摘要：背景与目的：视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSDs）是一种罕见的中枢神经系统（CNS）自身免疫性疾病，其残疾随复发而累积。预测和预防复发的能力可显著改善临床结局，潜在地降低发病率及生活质量下降。这项蛋白质组学研究旨在识别可预测NMOSD复发的个体及复合候选血清生物标志物。方法：研究人员根据有记录的复发事件及可获取的库存冷冻血清，从先前已纳入临床与纵向经验合作国际研究（CIRCLES）队列的NMOSD患者中进行筛选。使用高分辨率质谱法对纵向血清蛋白质组学特征进行了表征。研究人员采用逻辑回归线性模型、固定时间间隔的Cox比例风险模型以及时间依赖性Cox比例风险模型，在考虑人口统计学、临床表型/病程及治疗因素的情况下，分析了个体蛋白质及蛋白质组学特征与未来复发的关联。结果：研究人员使用高分辨率质谱法对总共305份纵向收集的血清样本（N = 126）进行了表征，共鉴定出265种蛋白质。在6种建模分析中，至少有4种分析一致显示出一个具有最高平均关联系数的10蛋白特征，包括因子XI（F11）、表面活性蛋白B（SFTPB）、补体C1r亚基样蛋白（C1RL）、细丝蛋白A（FLNA）、胆固醇酯转移蛋白（CETP）、抗菌肽cathelicidin（CAMP）、补体C4A（C4A）、转铁蛋白受体（TFRC）、免疫球蛋白κ恒定区以及血清淀粉样蛋白A2蛋白。该特征能显著区分后续复发风险较高与较低的患者。这些蛋白质在复发前的丰度轨迹呈现增加或减少的变化。其中大多数属于可能与NMOSD免疫病理学相关的通路。讨论：总体而言，这些发现为开发新型生物标志物以足够提前地预测NMOSD复发、从而实施预防性治疗奠定了基础。
论文解读
**研究背景与问题**
视神经脊髓炎及其相关谱系疾病（NMOSDs）是一种罕见的中枢神经系统（CNS）自身免疫性疾病，主要累及脊髓、视神经、脑干和大脑。若不治疗，约50%的NMOSD患者可能出现严重的身体、心理和认知障碍。尽管诊断标准（如血清抗水通道蛋白-4抗体（AQP4-Abs）的存在或临床和MRI标准）的进步在过去15年明确了NMOSD的更广泛影响，但疾病复发仍是核心问题。几乎所有抗AQP4抗体阳性的NMOSD患者在疾病发作后最终都会经历复发，尤其是在缺乏复发预防治疗的情况下。然而，关于复发的病因学，以及其在表现（急性或迁延）、解剖定位（先前受累或未受累区域）和严重程度方面存在差异的原因，目前证据不足。即使使用高效药物，疾病复发仍不可预测地发生，可能产生重大临床后果，并导致累积性残疾。因此，准确预测复发对于及时进行疾病修饰干预、减少致残性、改善生活质量下降至关重要。虽然近期研究提出胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和神经丝轻链（NfL）作为疾病活动性和残疾的诊断生物标志物，但这些标志物在复发前7天或更短时间内水平才发生变化，其狭窄的时间窗口使其不适合用于复发预测。本研究旨在填补这一空白，通过蛋白质组学方法寻找能够提前预测NMOSD复发的血清生物标志物。
**研究方法概述**
本研究基于临床与纵向经验合作国际研究（CIRCLES）队列开展，该队列是一项前瞻性、多中心、横断面和纵向研究，从北美15个中心招募了NMOSD患者。研究人员从CIRCLES队列中筛选出126名符合条件（确诊NMOSD、至少有一次研究期间复发、有可用库存血清）的患者，共分析了305份纵向收集的血清样本。核心研究方法包括：1. **样本处理与蛋白质组学分析**：使用液相色谱-质谱联用（LC/MS）技术对血清样本进行高分辨率蛋白质组学分析，鉴定和定量蛋白质。2. **统计建模与分析**：采用了三种互补的统计建模策略，以全面评估蛋白质与未来复发风险的关联：逻辑回归模型（用于二元分类，将样本分为复发前<4个月和>4个月收集两类）、朴素Cox比例风险模型（用于生存分析，将每个样本关联至下一次复发或删失事件）以及时间依赖性Cox比例风险模型（用于动态调整治疗暴露等时变协变量）。对于每种建模策略，研究人员均进行了单蛋白分析和L-1正则化多蛋白分析，以分别评估单个蛋白的独立意义和多个蛋白的联合效应，并防止过拟合。此外，还通过100次随机抽样（每次抽取80%的患者）来评估所识别生物标志物的稳定性。
**研究结果**
1. **患者队列特征**：分析的126名患者中，女性占85.7%，抗AQP4抗体阳性者占64.3%。中位随访时间为2.6年，从首次抽血到后续复发的中位时间为243天。大多数患者（82%）接受了皮质类固醇和/或利妥昔单抗（76%）治疗。
2. **蛋白质鉴定与生物标志物发现**：LC/MS分析共鉴定出265种蛋白质。通过六种不同的建模分析（三种模型各进行单蛋白和多蛋白分析）进行综合评估，研究人员发现了一个由10种蛋白质组成的特征，在至少四种分析中均表现出最高的平均关联系数。这10种蛋白质是：因子XI（F11）、表面活性蛋白B（SFTPB）、补体C1r亚基样蛋白（C1RL）、细丝蛋白A（FLNA）、胆固醇酯转移蛋白（CETP）、抗菌肽cathelicidin（CAMP）、补体C4A（C4A）、转铁蛋白受体（TFRC）、免疫球蛋白κ恒定区以及血清淀粉样蛋白A2蛋白。其中，F11和SFTPB在所有模型中关联最为一致和显著。
3. **蛋白质丰度变化趋势**：分析表明，这些蛋白质在复发前的丰度轨迹不同。F11、SFTPB和FLNA等蛋白在复发前呈现丰度增加（正相关），而C1RL和C4A等补体蛋白则呈现丰度减少（负相关）。
4. **生物标志物特征的预测与分层能力**：统计验证表明，这10蛋白特征能显著区分后续复发风险高和低的患者。例如，基于F11和SFTPB这两个顶级蛋白构建的风险评分，可将患者分为高风险组和低风险组，两组间的生存曲线（无复发生存）存在显著差异（p = 1.5e-5）。当使用完整的10蛋白特征时，分层能力进一步增强（p = 9.9e-10）。似然比分析也证实，在基线模型（仅包含非时变协变量）中逐步加入这些顶级蛋白能显著改善所有三种非正则化模型的拟合度。
5. **风险关联的量化**：在最终模型中，蛋白质丰度经过标准化处理。分析显示，F11的z-score每增加1个单位，在朴素Cox模型和时间依赖性Cox模型中复发风险分别增加23%和34%。SFTPB的z-score每增加1个单位，复发风险分别增加37%和22%。相反，C4A和TFRC的丰度增加与复发风险降低相关。
6. **亚组分析**：该10蛋白特征在女性患者、抗AQP4抗体阳性患者以及白种人和黑种人/非裔美国人患者亚组中，均能显著区分高、低复发风险。然而，在男性患者、抗MOG抗体阳性或双血清阴性患者以及亚裔和西班牙裔/拉丁裔患者中，由于样本量较小，未观察到显著差异。此外，无论患者在采样前180天内是否接受过利妥昔单抗治疗，该特征均能有效进行风险分层。
**讨论与结论**
本研究通过整合先进的分子检测、生物统计和计算建模方法，为构建NMOSD复发风险评分提供了探索性结果。研究发现了一个由10种血清蛋白质组成的特征，能够前瞻性地与NMOSD复发风险相关联，并显著区分高风险和低风险患者。该特征中包括与凝血（F11）、免疫/炎症（SFTPB、CAMP、补体蛋白）、细胞骨架（FLNA）和脂质转运（CETP）等通路相关的蛋白质，这些通路与NMOSD的免疫病理学存在合理的联系。例如，补体系统在NMOSD发病机制中的作用已很明确，而凝血因子在其他自身免疫性疾病中也有关联报道。蛋白质-蛋白质相互作用网络分析进一步揭示了这些顶级蛋白主要形成四个复合物：补体激活复合物、血液凝固复合物、炎症反应复合物和脂质转运复合物。
然而，本研究也存在一些局限性。尽管CIRCLES队列规模较大，但按人口统计学和临床协变量（如性别、种族/民族、抗MOG抗体状态）分层后，某些亚组的样本量有限，结论需谨慎解读。研究未纳入健康对照或其他神经系统疾病患者，因此这些蛋白质表达模式的疾病特异性尚待完全确认。此外，治疗信息的收集存在局限性，且研究数据涵盖2013年至2017年，当时NMOSD的治疗选择（利妥昔单抗是主要的维持疗法）与当前可能有所不同。基于逻辑回归模型的短期（120天内）复发预测精度和召回率较低，表明该特征在用于先验预测时性能有限，可能反映了样本收集时间、队列异质性或免疫动力学跨越任意时间间隔的特性。
尽管如此，本研究为开发能够提前足够时间预测NMOSD复发的新型生物标志物奠定了基础。基于该生物标志物特征预测的后续复发中位时间约为243天，如果经过验证，这一时间窗口足以允许进行全面的临床和实验室评估以启动缓解或预防性干预。未来的研究需要在更广泛、更多样化的人群中进行前瞻性验证，并评估新疗法对预测能力的影响，以推动其最终向临床应用的转化。
**研究结论翻译**：总而言之，这些发现为开发新型生物标志物以足够提前地预测NMOSD复发、从而实施预防性治疗奠定了基础。
