Isthmin-2是子痫前期与胎儿生长受限的首 trimester 预测因子

《Nature Medicine》：Isthmin-2 is a first-trimester predictor of preeclampsia and fetal growth restriction

　　

子痫前期（PE）与胎儿生长受限（FGR）是全球发病率与死亡率的主要成因。两种疾病均与细胞外滋养层细胞（EVT）侵入子宫功能受损相关。研究人员在一项前瞻性妊娠队列（妊娠结局预测研究，POPS）中于约12孕周（wkGA）获取母体血清并进行蛋白组学分析。结果显示，在2904种蛋白中，低水平母体血清Isthmin-2（ISM2）是子痫前期或FGR首 trimester 最强的蛋白信号。研究人员在两个独立队列（POPS2与改善母胎妊娠及儿童结局研究，IMPACT）中验证了该关联。ISM2蛋白与mRNA几乎仅由胎盘产生，且在胎盘内ISM2 mRNA高度富集于EVT。在培养的人滋养层干细胞（hTSC）中敲低ISM2可显著抑制EVT侵袭；反之，在缺乏内源性ISM2的细胞系（HEK293细胞）中表达ISM2可促进迁移。研究人员得出结论：ISM2可能因果参与滋养层侵入失败的早孕期病理生理过程，该蛋白及其相关通路可作为预测与预防PE和FGR的潜在靶点。

研究背景方面，子痫前期（PE）与胎儿生长受限（FGR）是母儿发病与死亡的主要原因，其共同病理基础被认为是细胞外滋养层细胞（EVT）对子宫螺旋动脉深层侵入失败。然而EVT侵入失败的机制长期不明，主要受制于动物模型（小鼠侵袭浅）与人源EVT体外模型表型缺失的限制。近十年人滋养层干细胞（hTSC）与胎盘类器官模型的出现为机制研究提供新工具。在此背景下，研究人员通过开展大样本首 trimester 母体血清蛋白组学发现候选蛋白，并结合体外功能实验验证因果，论文发表于《Nature Medicine》。

关键技术方法上，研究人员依托三个前瞻性队列：英国剑桥POPS（4512名初产单胎，约12.7 wkGA采血）、POPS2（2595名同期初产验证集）及瑞典IMPACT多中心队列（11–14 wkGA采血），采用Olink邻近延伸分析（PEA）定量2904种蛋白；以病例-队列设计筛选疾病关联蛋白（DAPs）；体外使用hTSC与胎盘类器官进行ISM2敲低（shRNA）、重组蛋白 rescue、Matrigel侵袭与伤口愈合实验，并在HEK293中异源过表达ISM2；辅以RNA-seq与基因集富集分析（GSEA）。

研究结果部分，“Identification of disease-associated proteins”中，研究人员在POPS的2904种蛋白中经logistic回归与秩和汇总，确认ISM2是唯一与PE-only、FGR-only、PE+FGR及复合终点均显著相关的蛋白，秩和5居首。“Low ISM2 levels are strongly associated with pregnancy disorders during the first half of gestation”显示，ISM2在12 wkGA差异最大，AUC优于PAPP-A、PlGF、sFLT1、hCG、AFP；且与20 wkGA子宫动脉搏动指数（UtA PI）呈负交互。“External validation of ISM2”在POPS2与IMPACT中复现一致方向，IMPACT中ISM2的AUC显著高于PlGF（p=2.62×10^-12）；四蛋白正则化模型AUC 0.740，单用ISM2近似。“ISM2 and trophoblast function”表明ISM2 mRNA在hTSC向EVT分化中上调约15倍，敲低后EVT分化阻滞、Matrigel侵袭消失，免疫荧光共定位HLA-G。“Effect of ISM2 knockdown on the trophoblast transcriptome”经RNA-seq发现终末EVT中1113个差异基因，胎儿EVT特征下调，ITGA1/ITGA5降低，GSEA富集IFNα/IFNγ应答。“Effects of exogenous ISM2 and studies in other cell types”中重组ISM2剂量依赖性恢复形态，HEK293过表达ISM2促进迁移，条件培养基亦增强侵袭。

讨论部分，研究人员指出低ISM2作为首 trimester 最强信号具四大因果支持：队列一致性、方向与EVT侵入失败病理吻合、体外必要且充分、时序上12–20 wkGA显著而36 wkGA反转。局限为北欧人群为主，低ISM2上游原因未明，推测可能涉及uNK细胞因子受体（XCR1、CSF2RA）下调或中和性自身抗体，但未作定论。ISM2与ISM1同源性提示可能经整合素结合促迁移。治疗上提出胎盘靶向脂质纳米粒递送ISM2 mRNA以增强EVT分泌，或抗ISM2人源化单抗用于异位妊娠等需抑制侵入场景。

结论翻译：研究人员表明，早孕期低水平ISM2在2904种母体血清蛋白中与后续PE和/或FGR的关联最强。该蛋白为EVT侵入所必需，且滋养层子宫侵入失败被认为是两病病因关键环节，支持低ISM2与疾病间的因果关系。