取得新进展！DIA蛋白定量分析助力发现晚发型子痫前期潜在生物标志物
子痫前期（Preeclampsia, PE）指妊娠20周以后，孕妇出现血压升高和蛋白尿，并可出现头痛、眼花、恶心、呕吐、上腹不适等症状，但其病因至今尚不清楚。除终止妊娠外，PE无有效治疗方法，因此，预测PE的发生是至关重要的。
近期，广州市暨南大学附属第一医院妇产科李瑞满老师团队发表了题为“Screening of differentially expressed proteins in placentas from patients with late-onset preeclampsia”的文章，文章利用PE孕妇的胎盘组织进行了DIA蛋白定量分析，找到了多个子痫前期相关的差异表达蛋白，接着利用Western blot和ELISA分析进行验证，发现铁蛋白轻链（FTL）可以作为子痫前期预测和诊断的潜在标志物。
01
方案设计
实验设计：选取晚发型（在妊娠34周或之后发病）PE患者（PE组）和正常孕妇（对照组）的胎盘组织进行DIA蛋白定量分析和Western blot验证，利用晚发型患者和正常孕妇在11+0-13+6周及临产前一周内的外周静脉血对潜在生物标志物进行ELISA分析验证。
发现样本集：用于DIA蛋白定量分析的胎盘组织（PE组，n=4；对照组，n=5）。
验证样本集1：用于Western blot验证的胎盘样本+用于ELISA分析的孕晚期孕妇血样（PE组，n=50；对照组，n=50）。
验证样本集2：用于ELISA分析的孕早期孕妇血样(PE组，n=40；对照组，n=42)。
图1 晚发型PE患者和正常孕妇胎盘组织的DIA蛋白定量分析
02
主要成果
A
参与者的临床特征
根据临床数据，研究人员发现，样本集中两组孕周无显著差异 (p=0.513)，可能与样本量较小有关；但在两个验证样本集中，PE组孕周显著低于对照组。此外，PE组的体重指数（BMI）、初产妇比例、最大收缩压（SBP）、最大舒张压（DBP）和尿蛋白水平均高于对照组；同时PE组新生儿的出生体重均低于对照组。
B
胎盘组织的DIA蛋白定量分析
两组胎盘样本的DIA蛋白定量分析共鉴定出4,661个蛋白质，包含52个差异表达蛋白。通过GO功能注释分析、KEGG代谢通路富集分析和蛋白互作分析的综合打分，研究者选取了精氨酸酶-1（Arginase-1, ARG1）、铁蛋白轻链（ferritin light chain, FTL）和核糖核酸胞苷乙酰转移酶（RNA cytidine acetyltransferase, NAT10）三个最有可能在PE中发挥关键作用的蛋白进行下一步的验证。
图2 晚发型PE患者和正常孕妇差异表达蛋白的GO注释分析和亚细胞定位
C
Western blot和ELISA分析验证
Western blot和ELISA分析的结果显示，PE患者孕晚期胎盘组织FTL表达明显降低，PE患者孕早期、晚期血浆中FTL表达量也显著低于正常孕妇样本，与发现样本集的结果一致。而PE患者的胎盘组织、孕晚期的血浆中ARG1和NAT10的表达量与对照组的正常孕妇样本无显著差异。因此，FTL更有可能是一个关键的生物标记。
图3 Western blot和ELISA分析
03
科技君点睛
该研究利用PE患者的胎盘组织进行了蛋白质组学分析（DIA蛋白定量分析），经过生物信息学的综合分析，选择与表型相关通路中的差异表达蛋白，并利用胎盘组织、孕早期及孕晚期的血浆样本进行了Western blot和ELISA的下游分子生物学验证，最终发现了一个晚发型子痫前期的潜在生物标志物——铁蛋白轻链（FTL）。
蛋白质组学研究中“发现+验证”的研究思路十分常用，本研究首次利用患者和正常孕妇的胎盘组织作为发现样本集进行了DIA蛋白定量分析，相较于传统的定量蛋白质组学，DIA作为非标记类技术不受样品数目的限制，同时具有更加优秀的蛋白鉴定效果、定量准确性和可重复性。作为发现样本集，DIA可以帮助发现更多的差异表达蛋白。而验证样本集采用临床上常用的血浆样品进行具体的分子生物学验证，有效的筛选生物标志物的同时，也利于下游快速的成果转化。
在发现阶段后，如果待验证的差异蛋白较多，也可利用靶向蛋白质组学MRM/PRM的高通量特点，一次性完成几十到几百个蛋白的表达量验证，之后再选择候选蛋白进行Western blot或者ELISA验证，提高通量，缩短整体实验周期。更多“发现+验证”的研究思路请参考“Nature系列支招：经典蛋白质组学研究模式，这5大场景直接上手！”
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