我国科学家建立首个蛋白质组规模的健康人尿蛋白定量参考范围

 

　　2017年5月2日，北京蛋白质组研究中心-天津医科大学宝坻临床学院转化医学联合研究中心，国家蛋白质科学中心（北京）课题组在EBioMedicine杂志上发表了题为“Proof-of-ConceptWorkflowforEstablishingReferenceIntervalsofHumanUrineProteomeforMonitoringPhysiologicalandPathologicalChanges”的研究论文。该研究以国际两中心的方式采集了来自167名健康自愿者的500个尿蛋白质组数据，对健康人尿蛋白质组的生理波动性和个体间差异进行了系统性评估，在此基础上建立了世界上首个蛋白质组规模的健康人尿蛋白定量参考范围，回答了临床尿蛋白质组研究领域的关键问题，为尿蛋白生物标志物研究中的假阳性问题找到了全新的解决方案，为今后利用尿蛋白质组进行健康管理及疾病筛查奠定了基础。

 

　　研究团队对某健康自愿者间隔3个月的两次跨大陆飞行（中国-美国）后连续一周的尿样进行分析，均捕捉到了可重复的与生理应激反应相关的蛋白；在对2名患感冒自愿者的尿样分析时，也捕捉到了与病毒免疫反应相关的蛋白。此外，研究人员进一步利用健康人尿蛋白定量参考范围对154名肿瘤（肺癌、胃癌等7种实体肿瘤）患者的尿样进行分析，利用一种超几何分布识别肿瘤尿样的算法，识别的特异性达95%，敏感性达85%。这些应用实例展示了健康人尿蛋白定量参考范围在健康监测及肿瘤筛查等方面的应用价值。

 

　　这些方法还处于实验室研究阶段，还要经历一系列的开发，报批过程，才有可能在临床中应用。

 

　　论文解读：

 

　　尿常规检测是临床检验中最常用的项目之一，通过对尿液中胆红素、葡萄糖、酮体、蛋白、血细胞等指标的检测可以进行各种疾病的诊断或疗效监测，但尿常规中各项指标所包括的健康生理信息还仅是沧海一粟。鉴于尿液检测在健康医学方面的重要价值及其采样无创（无痛）和方便等突出优点，近年来新出现的各种生命组学技术都被各国科学家争相用于尿液中健康相关信息的深度挖掘，以期开辟无创健康医学监测的新天地，尿蛋白质组学研究是其中最活跃的领域之一。目前从尿液中寻找新生物标志物的研发流程通常分为发现和验证两个阶段：在发现阶段用蛋白质组学方法分别对几例到几十例的目标疾病组和对照组样品进行检测，两组间显著差异的蛋白成为候选生物标志物进入验证阶段；在验证阶段，利用大规模独立的样本对候选生物标志物进行检验。由于尿蛋白质组的生理波动和个体间差异很大，在发现阶段通过小样本量找到的候选标志物实际上通常是不同个体间差异的假阳性标志物，而不是真正反映疾病和对照状态差异的蛋白，因此无法通过后续大规模的临床验证。当前在临床尿蛋白质组领域还缺乏对健康人群尿蛋白质组个体内生理性波动及个体间差异的长期监测和系统性评估的研究以及在尿蛋白生物标志物研究过程中如何有效克服假阳性发现的有效办法。

 

　　在此次研究中，秦钧教授团队利用自主研发的高效尿蛋白质组检测工作流以国际两中心（休斯顿贝勒医学院及北京国家蛋白质科学中心）的形式分别采集了用于系统性评价个体间差异的尿蛋白质组数据（167名健康自愿者的497个尿蛋白质组），对同一自愿者的最长尿样采集时间跨度近1年（314天）。数据分析发现健康人尿蛋白质组不论是长期的个体内生理性波动或是人群中的个体间差异，尽管变化较大但都会维持在一定的范围内，表明通过采集足够的尿蛋白质组数据完全可以建立健康个体或人群的尿蛋白定量参考范围。以该大规模健康人尿蛋白质组数据集为基础，研究人员建立了健康人尿蛋白定量参考范围。

 

　　利用健康人尿蛋白定量参考范围，该研究团队通过对某健康自愿者间隔3个月的两次跨大陆飞行（每次乘飞机15小时以上）后连续一周的尿样进行分析，均捕捉到了与其生理应激反应相关的蛋白；在对2名患感冒自愿者的尿样进行分析时，也捕捉到了与病毒免疫反应密切相关的蛋白。此外，研究人员进一步利用健康人尿蛋白定量参考范围对154名肿瘤（肺癌、胃癌等7种实体肿瘤）患者的尿样数据进行分析，提出了基于超几何分布检验的肿瘤尿样识别的算法，识别的特异性达95%，敏感性达85%。这些应用实例充分展示了健康人尿蛋白定量参考范围在健康监测及肿瘤筛查等方面重要应用价值。

 

　　国家蛋白质科学中心（北京）的秦钧教授、甄蓓教授及天津医科大学宝坻临床学院，天津市宝坻区人民医院的王广舜教授为本文的共同通讯作者。国家蛋白质科学中心（北京）的冷文川副研究员、在读博士研究生倪晓天以及天津医科大学宝坻临床学院，天津市宝坻区人民医院孙长青博士为本文的共同第一作者。