专家点评 | 高友鹤教授：透过两篇最新文章，看尿液蛋白标志物应用

2020-12-23 18:12:04, 景杰学术杭州景杰生物科技股份有限公司

评述 | 高友鹤教授（北京师范大学生命科学学院）

医学一个最关键的问题就是疾病的早期诊断，而尿液是疾病生物标志物发现过程中极具研究吸引力的生物材料。

近日两篇基于尿液进行蛋白标志物筛选鉴定的文章接连发表，一篇是蛋白质组学领域的大牛，德国马普所的Matthias Mann课题组的预印本Urinary proteome profiling for stratifying patients with familial Parkinson’s disease (10.1101/2020.08.09.243584)。第二篇文章是日本科学家Takaya Shimura领导的包括中国美国科研人员参加的胃癌诊断的研究，题目是Novel urinary protein biomarker panel for early diagnosis of gastric cancer，文章发表在British Journal of Cancer (10.1038/s41416-020-01063-5)。

今天我们邀请到尿液蛋白质组学领域专家高友鹤教授对此做简要介绍与评析，以飨读者。

高友鹤 教授

毕业于中国协和医科大学，获医学博士学位；在美国康涅狄格大学学习生物医学专业，获理学博士学位。在美国哈佛医学院做博士后训练，曾任讲师。回国后任中国医学科学院中国协和医科大学特聘教授，基础医学研究生病理生理学系教授。2014年任北京师范大学生命科学学院教授。全国生化分子生物学会蛋白质组学专业委员会常务委员。国家杰出青年基金获得者，国务院学位委员会基础医学组成员，新世纪百千万人才工程国家级人选，《URINE》杂志创始主编。

1、尿液蛋白标志物表征家族性帕金森

Urinary proteome profiling for stratifying patients with familial Parkinson’ s disease

帕金森氏病（PD）是仅次于阿尔茨海默氏病的第二大常见神经退行性疾病，随着其患病率的日益增长，研究者更希望能找寻到特异性、敏感性和非侵入性的早期检测PD的生物标志物，以此开发出能改变其疾病进程的新型治疗策略。

Matthias Mann教授团队，运用基于质谱的蛋白质组学技术，对来自两个独立队列的235例尿液样本进行了系统研究。研究分别鉴定到4,564个和5,725个蛋白质，组内可定量蛋白质个数均值分别为2,026（哥伦比亚）和2,162（LCC）。此外，在两组样本中被共同定量到的蛋白质有2,051个，是迄今为止单次分析中覆盖最深的尿液蛋白质组。

进一步分析结果显示，LRRK2 G2019S突变个体的溶酶体调节异常，结合机器学习表明尿液蛋白质组可以很好地对突变携带者的突变状态和疾病表现进行分类，其中VGF、ENPEP等PD相关蛋白是最具鉴别性的特征蛋白。证明尿液蛋白质组学在帕金森病的生物标志物发现和患者分层方面是具有价值的研究策略。

评述

先说这篇文章的结论，帕金森病和健康人的尿蛋白质组是显著不同的；包含两种不同遗传突变组合的帕金森疾病类型的尿蛋白质组也是显著不同的。这个结论支持了我们一直宣传的尿蛋白质组能够敏感地区分不同疾病不同亚型以及不同疾病状态。

再说证据的强度，两个中心，每个中心分四组，每组都有16-40个病人或者正常对照的样本，共235例尿液样本。每个样本都是单独进行了高质量的蛋白质组学分析。蛋白质组学分析的整体质量应该说无可挑剔。数据统计和机器学习，验证应该足够专业，超过了我能评价的范围。

挑一点毛病，病人未必是早期的帕金森，应该是通过其他临床指标做了诊断的病人。也就是说现在找到的尿蛋白质组线索，只是提供了另一个客观指标，并且为找到疾病相关的病理生理有帮助。文章引用了我们实验室写的一篇综述，只是说脑子的疾病可以在尿液中反映，而没有强调我们最想说的尿液是更早期的疾病标志物的来源。

另一个比较大的问题，甚至是可能动摇文章基础的问题，是没有说明病人是不是在用药物治疗，而健康对照是不是没有用同样的或者类似的药物。如果没有在文章中提到，根据伦理，我猜测有些病人可能正在用药，而健康人非常可能没有用同样的药物。这样的话，疾病和药物的作用就交织在一起，得到的差别还不敢肯定一定都是疾病的影响。因为我们研究过的药物都对尿蛋白质组有一定的影响。这其实的临床研究的很难克服的固有困难之一，虽然很多研究者都认为临床研究比动物实验更加高级更接近实用。在得结论方面，动物模型更容易给出明确的结论，虽然离临床应用还有距离。

2、胃癌早期诊断的新型尿蛋白生物标志物研究

Novel urinary protein biomarker panel for early diagnosis of gastric cancer

胃癌症（GC）是世界上第五种最常见的恶性肿瘤，也是导致癌症死亡的第三大原因。内镜下活检标本病理诊断是目前诊断GC的金标准，但由于其高侵袭性、高风险性、高财务和时间成本，不适合大规模筛查。临床上可用于早期检测GC的生物标记物一直缺乏，而非侵入性生物标记物的发现有望促进GC的高治愈性。尿样作为一种完全无创的样本，非常适合于大规模筛查。

为了发现早期诊断GC的非侵入性生物标志物，研究人员运用蛋白组技术，对早期GC患者和健康对照者（HC）的尿液样本进行了一项病例对照研究。共收集到372名患者尿样，年龄和性别匹配的282名群组（HC&GC）被随机分为三组：发现队列（n=18）、训练队列（n=176）、验证队列（n=88）。

定量蛋白质组学分析显示，除已被用作GC筛查血清学试验的幽门螺杆菌（H.pylori）抗体外，尿液中TFF1（uTFF1）和ADAM12（uADAM12）蛋白水平可作为GC的独立诊断生物标志物。结合uTFF1、uADAM12和幽门螺杆菌抗体的尿蛋白标志物组合，在训练和验证队列中皆能够显著区分GC患者和健康人群。值得注意的是，这个标志物组合甚至可以区分Ⅰ期GC患者和HC患者（男性AUC=0.850；女性AUC=0.845）。说明新的尿蛋白生物标志物可用于早期疾病诊断的无创生物标志物。

评述

同样先说一下文章的结论，他们找到的尿蛋白组合可以比较满意的区分一期的早期胃癌和健康人。这个结论支持我们一直宣传的尿液可以反映疾病的早期，是早期标志物的理想来源的说法。

再说一下证据的强度，多个国家参与，总共300+病人和对照，大量一期胃癌病人样本，考虑到了年龄，性别，幽门螺旋菌和组织学区别。缺点是采用的是先混合样本再定量分析的策略。这个策略人为地缩小的组内的差异，使得更容易发现组间的差异，但是差异的可信度肯定会有所降低。文章也没有明确各组病人的用药的情况。这些假定药物对尿蛋白质组没有影响，只有疾病对尿蛋白质组有影响的假设不能成立。

总体上两篇文章虽然在实验设计上还都有些问题，但是都对尿蛋白质组的诊断潜力给出了正面的预期。尿蛋白质组能受到国际上更多科研人员的重视，总归是一个值得高兴的好现象，是领域发展的一个进步。