Theranostics报道：基于血液蛋白质组学的中医药精准医学研究
景杰学术/解读
编者按：今天为大家带来最近发表在Theranostics上的中药治疗疾病蛋白质组研究文章。凤凰中心于晓波研究员、广东省中医院卢传坚教授、西湖大学郭天南研究员和南京大学许丹科教授等合作，运用蛋白质组学对中医药治疗银屑病展开研究，找到与疾病密切相关的血清蛋白标志物分子，有望用于银屑病的早期检测、严重程度评估及复发评估。研究基于血液蛋白质组的中医药精准医学研究策略，对于疾病机理及中医药的临床运用研究都有很好的参考意义。
银屑病（Psoriasis；俗称牛皮癣）是一种免疫系统疾病，此病有病程长、难治疗、易复发等特点，其发病率占世界人口的0.1%～3%，目前全球约有银屑病患者超过1个亿，在我国约有一千多万名银屑病患者。此外，银屑病还能显著增加心脑血管等重大疾病的发病率，导致患者出现严重的心理压力、自卑、失落，甚至自杀倾向，极大程度地影响了患者的生存质量。
中医药治疗银屑病历史十分悠久，并且临床疗效和安全性已被多个系统评价证实。与西药治疗的单一靶点不同，中药成分的高度复杂和多靶标使得中医药的精准诊治具有极大的挑战性。通过新的技术和方法寻找用于早期检测和治疗的生物标志物，并且清晰揭示中药复方的作用机制从而指导临床精准用药，是近年来中医药研究的热点方向。（推荐阅读：蛋白质组学在中药药理研究中的应用）
银屑灵优化方是广东省中医院卢传坚教授在国医大师禤国维先生的经验方基础上经十余年临床和现代药理学研究逐步优化而来。十余年来广东省中医院研究团队对优化方的作用机制以及物质基础进行了深入的研究，发现该方可通过影响细胞周期蛋白cyclin B2而抑制角质形成细胞过度增殖，同时该方可通过下调NF-ĸB信号通路抑制炎症性细胞因子的表达与分泌。并且新近研究表明优化方还具有影响T细胞分化的功能，从而改善机体氧化应激状态的作用。
为了进一步揭示银屑病发病机制和中药复方治疗银屑病的潜在分子机制，来自国家蛋白质科学中心-北京（凤凰中心）于晓波研究员、广东省中医院卢传坚教授、西湖大学郭天南研究员和南京大学许丹科教授等合作，运用蛋白质组学等技术对中医药治疗银屑病展开研究。研究找到与银屑病严重程度指数和瘙痒指数密切相关的5个血清蛋白标志物分子。其中PI3蛋白标志物分子经过独立临床血清队列的验证，有望用于银屑病的早期检测、严重程度评估及复发评估。该研究成果发表在了权威期刊Theranostics上。
为了找到可用于银屑病诊治的标志物分子，该团队在国际上率先提出基于血液蛋白质组的中医药精准医学研究策略。通过系统分析银屑灵优化方治疗银屑病前后血液蛋白质组的表达数据和临床数据，不仅证实了以往研究中发现的中性粒细胞和性别对于银屑病的影响，还发现了5个标志物分子。研究还鉴定出12个与疗效密切相关的蛋白，为进一步揭示中药复方的作用机制以及指导临床精准用药奠定基础。
图1 基于血液蛋白质组的中医药精准医学研究策略
一、银屑病血清蛋白质组与临床关联性分析
研究人员运用蛋白质组技术，对50例临床健康人和银屑病病人临床血清样本进行定量分析。结果发现了银屑病病人血清中炎症因子信号通路、凝血和补体信号通路都可能发生了显著的变化（图2）。
为了进一步证明深度血清蛋白质组学平台的临床应用，作者分析了临床数据、血清蛋白质组与银屑病严重程度（患者视觉模拟评分(visual analogue scale, VAS)、银屑病面积和严重程度指数(PASI)）之间的相关性。结果表明，中性粒细胞(NEUT)的数量与血清中4种蛋白(SERPINE1、PI3、IL4、CX3CL1)的表达水平呈正相关，与6种蛋白(CCL4、EGFR、CD8A、IFNG、IGLC2、MTRF1)的表达水平呈负相关。值得一提的是，研究发现，银屑病面积和严重程度指数(PASI)与三种血清蛋白(PI3、CCL22、IL-12B)有关，与患者视觉模拟评分（VAS）评分相关的两种血清蛋白(TNFRSF8和CD14)有独特的差异。
二、银屑病诊断相关的血清蛋白标志物
作者对收集的血清蛋白组数据和临床状况进行了无偏聚类分析，分析表明87.3%(18/23)的银屑病患者可与健康对照组进行鉴别，特异性为100% (16/16)，p值为0.01。无偏聚类分析鉴定到的58个潜在的标志物分子可以很好地区分健康组和银屑病组（图3），这些蛋白可作为银屑病的诊断生物标志物。
研究者进一步对PI3、CCL22和CD14、18在同一队列样本中通过定量ELISA进一步验证，证明了血清蛋白质组数据的可靠性。作者还使用20名健康对照者、10名荨麻疹患者和50名银屑病患者作为独立队列对PI3进行了验证。结果显示，与其他组相比，银屑病患者中PI3的表达始终较高。以上结果显示PI3蛋白非常有希望用于银屑病的早期检测和临床的严重程度评估。
三、鉴定与银屑病治疗相关的血清标志物分子
市场上治疗银屑病的药物多种多样，包括靶向特定细胞因子的单克隆抗体(如Adalimumab、英夫利昔单抗)。虽然这些治疗方法非常有效，但由于副作用、一次或二次疗效丧失以及治疗成本高，这些治疗方法的使用可能受到限制。因此，寻找生物标志物来预测治疗结果将降低治疗成本，避免副作用，提高治疗效果。
研究选取了11例银屑病患者口服中药银屑灵治疗12周，治疗结果显示银屑灵治疗6例有效，5例无效。为了识别治疗反应的预测生物标志物，作者比较了治疗前应答者(n=6)和无应答者(n=5)的血清蛋白表达情况，发现12个差异表达蛋白。这些蛋白通过无偏聚类和主成分分析区分应答者和非应答者。用银屑灵治疗12周后检测其表达变化，验证蛋白的有效性。治疗12周后，应答者血清中FCN2、MIF、MMP1的表达水平均高于无应答者，提示其作为银屑病疗效预测生物标志物的潜力。
通过这些蛋白有望找到中医药银屑灵治疗的有效人群，进而提高银屑病治疗疗效、降低潜在副作用风险及其产生的费用，最终使得病人收益。文章中作者表示将对于有希望的蛋白标志物分子将继续开展大规模的临床验证。
通过研读，我们不难发现该研究提出的通过深度血清蛋白质组平台结合临床队列开展精准医学的研究策略确实有很高的应用价值。该研究结果的发布，不仅揭示了银屑病发病过程中血液蛋白功能系统的变化，阐述了可能的分子机制，而且发现了一批有望用于银屑病诊断和指导银屑病精准治疗的血清蛋白标志物分子，显示出了蛋白质组学在中医药精确医学中的巨大应用潜力。
参考文献：
1. Yu X, et al., 2010, Protein microarrays for personalized medicine. Clin Chem.
2. Guo T, et al., 2015, Rapid mass spectrometric conversion of tissue biopsy samples into permanent quantitative digital proteome maps. Nat Med.
3. Meng Xu, et al., 2019, In-depth serum proteomics reveals biomarkers of psoriasis severity and response to traditional Chinese medicine. Theranostics.
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