SOMAscan:新型生物标志物检测技术

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SOMAscan:新型生物标志物检测技术

Edited by Spine Truth Editorial Team脊柱甘露语林®学术·疾病与健康科普·助学·公益行之1422天,第1231篇作 者:赵思桥 主治医师图文编辑:张军 副主任医师审校 总编辑:王海强 教授

前 言

据统计,约三分之一的住院手术病人年龄在65岁以上,随着人口老龄化,接受手术的老年人数量将呈持续增加之趋势。手术后并发症的发生率,亦随年龄而增高。

蛋白质组学(Proteomics)可检测蛋白质表达的变化,从而识别对手术应激反应的蛋白质网络。故而,蛋白质组学可更好地了解复杂的生物学途径,改善风险预测,并确定相应的治疗策略,以改善手术后的结果。由于待研究的潜在蛋白质多种多样,蛋白质组学分析需做到高灵敏度、高特异性、具有较宽的动态范围与精确的定量。

位于美国科罗拉多州博尔德市的SomaLogic公司研发了一种具有高敏感度、高度多元化的定量生物标记物发现技术“SOMAscan”。这项技术用于检测接受择期手术(不包括心脏手术)的老年人,血浆样本中的蛋白质丰度。SOMAscan以化学修饰的寡核苷酸——与预选择的蛋白质具有高度特异性和亲和力之缓慢修饰适体(Somamers)——来量化蛋白质信号,并能同时测量1305种人类蛋白质在整个蛋白质动态范围内的表达水平。

哈佛医学院的Fong TG博士与他的团队对于SOMAscan进行了系统的评测与验证,研究成果提前在线发表于2019年3月的《Ann Surg》上。

研究方法与见地

研究方法

在研究中,他们分别在术前和术后第2日采集血液样本,在肝素化管中保存,平均保存2小时,并在采集后4小时内进行处理。

采用低速离心法分离血浆(4℃下1500g,15分钟),在-80℃下保存直到进行定量分析。

首先使用SOMAscan技术进行蛋白质组学分析,之后再通过Luminex或酶联免疫吸附试验(ELISA)方法对SOMAscan鉴定的所选蛋白质进行独立验证,最后将已鉴定的蛋白质与手术后的临床指标联系起来,作为另一种外部验证形式。

验证过程所选取的蛋白质为C-反应蛋白(CRP)、白介素6(IL-6)和壳多糖酶3样蛋白1(CHI3L1)。选择CRP和IL-6是因为它们是常见的炎性标志物,而且有前期研究的支持;选择CHI3L1是因为它与神经炎症、小胶质细胞激活有关,并与术后结果和临床预后相关。

主要发现

在术前和术后2天这两个时间点上,对SOMAscan队列(n=36)和验证队列(n=150)进行统计学检验,发现两组之间差异无统计学意义。

使用SOMAscan进行手术相关蛋白表达的检测,发现被检测的1305种蛋白中,564中术后表达水平具有显著变化,其中33种至少出现2倍的变化。血清淀粉样蛋白-A1术后的升高最为明显,达到了42倍;纤维连接蛋白在8种手术后被发现表达减少,达到3倍。

使用SOMAscan进行系统生物学分析,发现白介素1B(IL-1B)可能是32种蛋白质的上游调节因子,其中24种蛋白质在手术后增加,8种蛋白质减少。

值得注意的是,在他们的早期研究中并没有纳入CHI3L1,这个蛋白被SOMAscan唯一发现。在研究中的110种蛋白质中,有32种在手术过程中被发生的显著的变化,它们都受到IL-1B的调节,包括IL-6、CRP和CHI3L1。

为了确认SOMAscan能准确定量这些蛋白的表达,并进一步研究它们在更大的研究队列中与手术的联系,他们使用Elisas或Luminex在276名患者(检测CHI3L1 126人,检测CRP、IL-6150人)中证实了与手术相关的CHI3L1、CRP和IL-6的上调。

尽管许多研究曾报道过术后CRP和IL-6的增加,但仅在微创性结、直肠癌切除术中报道了诱导CHI3L1表达的作用。因此,此研究首次阐明:CHI3L1的变化主要被外科手术诱导,强调了这种蛋白在外科手术后引起炎症的过程中的重要性。

SOMAscan能够在pg/ml水平检测到IL-6,在ng/ml水平检测到CHI3L1,在mg/ml水平检测到CRP,从而证明了SOMAscan技术的灵敏度和动态范围(>8 logs)。与其他技术相比,这种广泛的动态范围是SOMAscan蛋白质表达分析的一个明显优势。

结 语

新型蛋白质谱技术——SOMAscan,能识别老年手术人群(非心脏手术)中新的特异性蛋白变化。

六开彩预测内部在更大队列中验证,若蛋白谱与临床结果显著相关,则有望成为具有临床应用价值的潜在生物标志物。例如,CHI3L1、CRP和IL-6可以作为预测术后干预措施是否有效的预测指标和监测物。

进一步了解生物标志物的变化,将有助于我们理解手术后的病理生理学变化,以及手术创伤本身是如何影响手术结果的,最终可以为改善这些结果提供创新性的策略,尤其是对于那些身体机能较差、恢复慢、抵抗力较低的老年患者更具有现实意义。

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