蛋白质组学领域大神Matthias Mann团队近日于Nature Medicine杂志上发表 “Noninvasive proteomic biomarkers for alcohol-related liver disease”文章，文章使用赛默飞Orbitrap超高分辨质谱Orbitrap Exploris 480仪器，结合短梯度DIA采集策略，对酒精性肝病(Alcohol-related liver disease ,ALD)早期诊断、预后评价等进行蛋白质组学生物标志物筛选研究。
酒精性肝病是一种常见的慢性肝病，随着病程发展，ALD会引起一系列组织学病变，其病理特征包括纤维化、炎症、脂肪变性等，从而导致肝损伤。在早期无症状阶段对ALD的诊断，可以延缓或者防止疾病的进一步发展。而缓慢且无症状的病程进展往往使得早诊困难，而肝脏有创的活检则会造成病人的痛苦及可能会引起1%的严重的并发症，现有的无创的标志物在早诊中的准确性有限，因此，亟需在在高危人群中进行微创筛查的标志物的发现。单个分子的生物标志物在临床实践中接受度较低，故我们更期待在系统水平范围内，与循环水平和器官病变相关联的生物标志物的发现。
研究人员以有酗酒历史ALD早期无症状患者为研究对象，实验共分为三个队列，其中衍生队列，即酒精性肝病相关病例459例,健康受试者137例；独立验证队列63例，共596例样品；其中360人进行了组织活检评估。蛋白质组学数据集采集所有研究对象的血浆样品及79例肝组织活检样品，其中血浆样品的检测使用了短梯度的DIA策略，在3周内完成了所有的检测。
图1：蛋白质组学生物标志物研究样品入组情况
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具体来说，作者使用Evosep One液相与赛默飞OE480超高分辨质谱联用，液相部分使用21min标准预设梯度，即每天可采集60个样品的速度对血浆样品进行采集，联合DIA策略，共采集了全部受试者(659例)样品的血浆样品，同时，衍生队列中的79例肝组织活检样品进行了100min梯度的DIA策略采集，总共定量到了5515个蛋白。
图2：定量蛋白质组学工作流
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从定量到的蛋白结果可以看到，肝脏病变可以显著引起的肝脏蛋白水平的重塑：在定量数据中，肝脏病理状态下，共717个蛋白质发生了明显的失调，其中658个蛋白的失调发生在纤维化阶段，135个蛋白归因于炎症反应，68个蛋白属于脂肪变性，这些失调蛋白占肝脏总定量蛋白的13%；肝纤维化对肝脏蛋白质组的整体影响最大，而随着纤维化程度的增加，大部分失调蛋白的表达量也随之上调。
图3：不同肝病病程中蛋白丰度变化显著
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整合肝脏与血浆蛋白质组学数据，两组数据的overlap蛋白数为420个，根据其表达量在肝脏中和血浆中的相对丰度是否一致，可将它们分为两群。肝脏和血浆中”共失调(codysregulated proteins)”的蛋白，它们共失调的原因可能是免疫浸润、肝纤维化ECM重构、瘢痕组织形成以及组织渗漏等。大部分共失调蛋白的表达量也随着纤维化程度的加重而增加。
图4：肝脏组织蛋白质组学数据与血浆蛋白质组学数据整合
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ALD早诊及预后标志物研究发现，通过本研究中的血浆蛋白质组学数据，可对ALD 引起的一系列组织学病变，包括纤维化、炎症、脂肪变性的预测性能优异，比现有的临床检测更为准确。这个标志物可以准确预测肝脏的病程发展及全因死亡率，并通过独立验证队列进行了验证。
总结:
本研究说明，通过基于质谱的蛋白质组学生物标志物的研究，可以通过微创的方法，在ALD的早诊、预后等多个病程发展中发挥作用，并且其能力可以超越现有的临床生物标志物检测水平。本文基于Orbitrap超高分辨质谱的短梯度血浆生物标志物的检测策略，我们很高兴看到，高分辨质谱应用于临床检测又向前推进了一步。
参考文献：
[1] Niu, Lili, et al. "Noninvasive proteomic biomarkers for alcohol-related liver disease." Nature Medicine (2022): 1-11.
Thermo Fisher Scientific
United States
