项目文章 | 空间蛋白质组助力自身免疫性肾小球肾炎研究
自身免疫性肾小球肾炎（GNs）的发病率逐年上升，成为临床医生面临的一个重要难题。研究发现，GNs可能与肾脏中的免疫平衡被打破密切相关。临床中常见的自身免疫性肾病包括IgA肾病（IgAN）、狼疮性肾炎（LN）、膜性肾病（MN）和微小病变肾病（MCN）。
肾脏作为一个结构复杂的器官，其生理功能是由不同的解剖微结构中不同类型的细胞来支撑和实现的。为了更好地理解复杂肾脏疾病背后的驱动因素和机制，寻找新的治疗方法，深圳人民医院戴勇教授团队在Front. Immunol（IF=8.78）上发表了文章 “Global-feature of autoimmune glomerulonephritis using proteomic analysis of laser capture microdissected glomeruli”（点击文末“阅读原文”查看文献）。
该研究通过激光捕获显微切割（LCM）技术从FFPE肾活检标本中分离出肾小球，通过比较IgAN、LN、MN、MCN和正常对照（NC）肾脏微观结构中与肾脏病理相关的蛋白质组特征，进一步揭示这四种肾脏疾病潜在的共同分子机制。此外，研究还发现了一些新的潜在治疗靶点，这些靶点可以成为未来治疗自身免疫性肾小球肾炎的重要策略。华大基因质谱平台为该研究提供了蛋白质组学分析服务。
研究思路
本研究的关键在于采用了LCM技术将肾小球中的蛋白质精准地分离出来，避免了对其他组织的影响，从而得到更准确的结果。通过质谱分析则可以对这些蛋白质进行全面的分析，找出其中的规律和异常表达的蛋白质，从而确定自身免疫性肾小球肾炎的分子机制。
图1 实验流程图
主要研究成果
1. 各GNs疾病差异表达蛋白（DEPs）的鉴定及功能分析
基于LCM技术获得的肾小球组织，然后通过DIA蛋白定量技术对MCN、MN、IgAN和LN四种GNs疾病组织进行了全面的蛋白质组学分析。研究发现不同GNs疾病的差异性蛋白质表达水平显著不同，并完成了每种GNs疾病中前100个DEPs的功能分析。在MCN组中，前100个DEPs高度富集在碳代谢、柠檬酸循环（TCA循环）和脂肪酸代谢途径中。在MN组中，补体和凝血级联反应和PPAR信号通路显著富集。在IgAN组中，富集的KEGG通路包括抗原加工和呈递、白细胞跨内皮迁移和碳代谢，而在LN组中，补体和凝血级联反应、白细胞经内皮迁移也明显富集。作为重叠的DEPs，FLII蛋白可能是自身免疫性肾小球疾病的潜在治疗方向。
图2 维恩图表示在每种GNs疾病中排名前100的已识别DEPs的重叠
2. GNs疾病中的GSVA分析和GSEA分析
研究进一步对四种自身免疫性肾脏病的蛋白质组学数据进行了功能富集的GSVA分析和GSEA分析。四种GNs疾病的趋化因子信号通路被显著抑制，其中MAPK3（ERK1）蛋白丰度显著下调。在MN、IgAN和LN亚组中，A2M的表达水平升高，但在MCN疾病中未出现，这可能与MCN疾病中相对较轻的肾脏病理变化有关。四种GNs疾病的补体和凝血级联反应被异常激活，但参与这一途径的基因表达显著不同。在LN患者中，多种补体（C1QB、C3、C4A、C4B、C6、C8B、C8G和C9）的高表达促进了补体和凝血级联反应的增加。MN亚组的基因表达模式类似于SLE患者，多种损害相关的补体和凝血因子表达上调。与LN和SLE疾病组不同的是，MCN和IgAN亚组中补体和凝血级联反应被异常激活主要是由于保护因子（CD59）显著下调所带来的。
3. 各GNs疾病共享DEPs的功能分析
本研究还对在四种GNs疾病亚组中共有的差异表达蛋白质（DEPs）进行了功能分析，四种GNs亚组包括共有的90个DEPs。在KEGG通路分析中，血小板活化、白细胞经内皮细胞迁移、趋化因子信号通路以及补体和凝血级联途径被高度富集。研究还构建了90个DEPs组成的PPI网络，并鉴定出了6个显著模块，其中MCODE 1被定义为通过第二信使PIP3激活AKT信号的细胞内信号传导，PSMD1、MAPK3、PPP2R1A、PRKAR1A和DLD参与了这个模块。
这些结果表明，在GNs疾病中存在一些共享的差异表达蛋白质，这些蛋白质的功能富集分析可以揭示GNs疾病的发病机制，并为GNs疾病的诊断和治疗提供重要的指导。
图4 GNs各疾病共享DEPs的功能分析
总结
本研究首次对正常对照组和四种GNs疾病（包括MCN、MN、IgAN和LN）的肾小球蛋白组学数据进行了横断面分析。通过利用LCM从FFPE中分离肾小球组织，提供了GNs疾病状态下肾小球的全局蛋白表达特征，并探讨了MCN、MN、IgAN和LN疾病的免疫病理发生的潜在共同机制，该研究为深入了解GNs相关病理生理和自身免疫性肾小球疾病的新治疗方向提供了理论基础。
科技君点睛
本研究基于LCM技术获得的肾小球组织，对包括MCN、MN、IgAN、LN在内的四种肾小球肾炎（GNs）疾病组织进行了全面的DIA蛋白质组学分析，由于与GNs相关的补体成分被新兴疗法所靶向，这种基于肾小球解剖微结构的微量蛋白组学技术对多种GNs疾病进行横断面研究为疾病的精准医疗诊断和药物开发提供了新的方向。
由于细胞存在异质性，通过研究细胞间对应的空间背景信息，对于充分了解细胞功能、细胞间相互作用以及细胞异质性的研究具有重要意义。基于质谱的空间蛋白质组学可以研究肿瘤、癌症细胞的异常蛋白质表达，更准确地反映特定的细胞功能和状态，有助于发现新的靶向治疗方式，提高治疗的精准度和有效性。
华大基因质谱平台在空间蛋白质组方向深耕多年，近几年相继推出了微量/单细胞蛋白定量、FFPE/LCM蛋白定量产品；并已经发表胃印戒细胞癌空间蛋白组学研究成果，结直肠癌空间蛋白组文章，华大质谱平台可提供从组织切片、到LCM切割、质谱上机、信息分析的全流程服务，专业博士团队全程指导，采用timsTOF Pro高性能质谱仪进行检测，在鉴定深度、定量稳定性和准确性方面均表现优异，欢迎咨询！
原文链接（点击文末“阅读原文”即可查看）：
https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1131164
供稿：Carol
编辑：市场部
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