導讀

近日，復旦大學附屬華山醫(yī)院郁金泰、毛穎團隊與復旦大學類腦智能科學與技術研究院程煒、馮建峰團隊合作，在《細胞》（Cell）雜志在線發(fā)表題為“Atlas of the plasma proteome in health and disease in 53,026 adults”的研究論文。

這項研究全面繪制了人類健康與疾病蛋白質(zhì)組圖譜，并結(jié)合人工智能大數(shù)據(jù)分析方法構建了疾病診斷預測模型以及發(fā)現(xiàn)了26個藥物治療新靶點，為精準醫(yī)學的實施提供了重要科學依據(jù)。

文章概覽

本研究全面繪制了人類健康與疾病蛋白質(zhì)組圖譜，并結(jié)合人工智能大數(shù)據(jù)分析方法構建了疾病診斷預測模型以及發(fā)現(xiàn)了26個藥物治療新靶點，為精準醫(yī)學的實施提供了重要科學依據(jù)。

選題背景

基于基因組學的精準醫(yī)學研究已取得初步成效，但基因轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的復雜性阻礙了因果基因的識別，進而限制了精準醫(yī)學的發(fā)展。蛋白質(zhì)能夠直接反映人體的生物過程和病理變化，是理解疾病機制和開發(fā)新療法的關鍵。

郁金泰教授和程煒教授多學科融合交叉團隊敏銳覺察到蛋白質(zhì)組學研究對阿爾茨海默病（AD）預防、診斷和治療的意義，先后通過血漿及腦脊液蛋白質(zhì)組學研究發(fā)現(xiàn)了AD診斷生物標志物，聯(lián)合診斷精度高達98.7%。系列成果早期發(fā)表在Nature Human Behaviour、Nature Aging等期刊，并受到Nature主刊的高度評價。

在前期蛋白質(zhì)組學研究的基礎上，團隊發(fā)現(xiàn)，尚缺乏全面的健康與疾病蛋白質(zhì)組圖譜，而這引出了許多尚未解決的問題。例如，前期所發(fā)現(xiàn)的AD相關蛋白質(zhì)是否特異性地與AD相關，抑或同時與其他疾病有關聯(lián)？這些蛋白對理解疾病的病理生理機制有何貢獻，是否能夠促進對人類疾病的生物學分類？血漿蛋白對人類疾病的預測診斷效能如何，是否能作為疾病的潛在治療靶點？回答這些問題是極大的挑戰(zhàn)，人類健康與疾病表型的復雜性使得數(shù)據(jù)的處理和分析十分棘手，且高維蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)間的作用關系使得建立關聯(lián)以及預測診斷模型更為困難。

研究內(nèi)容

為了解決上述關鍵科學問題，該研究通過深入分析53,026名個體的血漿蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，納入了2,920種血漿蛋白質(zhì)與406種既往患病、660種隨訪新發(fā)疾病以及986種健康相關特征，跨越了14.8年的中位隨訪期，揭示了168,100個蛋白質(zhì)-疾病關聯(lián)和554,488個蛋白質(zhì)-表型關聯(lián)。研究中發(fā)現(xiàn)超過650種蛋白質(zhì)與至少50種疾病存在聯(lián)系，而超過1000種蛋白質(zhì)表現(xiàn)出性別和年齡的異質(zhì)性，這些發(fā)現(xiàn)深化了對疾病間共享和特異分子機制的理解，揭示了不同人群在疾病易感性上的差異。

人類健康與疾病血漿蛋白質(zhì)組圖譜血漿高通量測序蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)存在復雜交互作用，往往難以單獨處理，而人工智能算法，能夠高效提取關鍵特征，構建精確預測/診斷模型。團隊利用機器學習等人工智能大數(shù)據(jù)分析技術，識別出了具有潛在診斷和預測價值的生物標志物，發(fā)現(xiàn)基于蛋白質(zhì)的模型在183種疾病中的AUC值超過0.80，明顯優(yōu)于基于人口統(tǒng)計學的模型，將有助于提高疾病的早期診斷率。同時， GDF15和EDA2R蛋白在預測和診斷多個疾病中均表現(xiàn)出良好的性能，具有廣泛的臨床應用潛力。最后，通過對MR發(fā)現(xiàn)的具有潛在因果關聯(lián)的蛋白質(zhì)-疾病進行藥物靶點分析和安全性評估，本研究提供了對25個已知靶點的37種潛在藥物重新利用機會，確立了26個具有治療潛力且安全性良好的新靶點，為新藥開發(fā)提供了重要線索。       為了進一步推動科學研究和精準醫(yī)療的發(fā)展，本研究建立了一個可開放訪問的蛋白質(zhì)組-表型組資源數(shù)據(jù)庫Proteome-Phenome Atlas（https://proteome-phenome-atlas.com/）。這個數(shù)據(jù)庫不僅有助于科學家們更好地理解疾病的生物學機制，還將加速疾病生物標志物、預測診斷模型和治療靶點的開發(fā)，為精準醫(yī)學的實施提供強有力的支持。

研究意義及展望

這項研究繪制的人類健康與疾病蛋白質(zhì)組圖譜揭示了血漿蛋白在疾病診斷、預測和治療中的潛在應用價值。研究為臨床實踐提供了科學依據(jù)，有助于疾病的早期檢測、精準分層和個性化治療。未來，基于這一開放獲取的蛋白質(zhì)組學圖譜，研究人員將能夠更深入地探索疾病發(fā)病機制，推動生物標志物和預測/診斷模型開發(fā)，并探尋全新治療靶點，為精準醫(yī)學發(fā)展奠定了基礎。轉(zhuǎn)載來源：復旦大學附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科
作者：神內(nèi)宣傳組聲明：本平臺旨在為醫(yī)療衛(wèi)生專業(yè)人士傳遞更多醫(yī)學信息。本平臺發(fā)布的內(nèi)容，不能以任何方式取代專業(yè)的醫(yī)療指導，也不應被視為診療建議。如該等信息被用于了解醫(yī)學信息以外的目的，本平臺不承擔相關責任。本平臺對發(fā)布的內(nèi)容，并不代表同意其描述和觀點。若涉及版權問題，煩請權利人與我們聯(lián)系，我們將盡快處理。醫(yī)脈通是專業(yè)的在線醫(yī)生平臺，“感知世界醫(yī)學脈搏，助力中國臨床決策”是平臺的使命。醫(yī)脈通旗下?lián)碛小概R床指南」「用藥參考」「醫(yī)學文獻王」「醫(yī)知源」「e研通」「e脈播」等系列產(chǎn)品，全面滿足醫(yī)學工作者臨床決策、獲取新知及提升科研效率等方面的需求。

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