我院陶生策課題組建立高效血清標(biāo)志物篩選新技術(shù)并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性紅斑狼瘡潛在診斷標(biāo)志物
?????? 針對(duì)疾病生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)的重大需求，上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院陶生策課題組發(fā)展了一套基于噬菌體隨機(jī)多肽展示庫(kù)結(jié)合二代測(cè)序技術(shù)的新型疾病血清生物標(biāo)志物高效發(fā)現(xiàn)技術(shù)。并將該技術(shù)運(yùn)用在系統(tǒng)性紅斑狼瘡的生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)中，最終篩選出四條多肽，這組多肽有望成為有效的系統(tǒng)性紅斑狼瘡診斷標(biāo)志物。該研究成果于2019年7月16日在國(guó)際蛋白組學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊Molecular & Cellular Proteomics （MCP）上在線發(fā)表。
?????? 系統(tǒng)性紅斑狼瘡（Systemic Lupus Erythematosus, SLE）是一種臨床表現(xiàn)為多系統(tǒng)損害的免疫介導(dǎo)的自身免疫性疾病，常引起多器官系統(tǒng)的不可逆損害，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和壽命。血清蛋白組學(xué)是尋找系統(tǒng)性紅斑狼瘡診斷標(biāo)志物的有效手段之一，目前已有的系統(tǒng)性紅斑狼瘡標(biāo)志物的特異性和靈敏度不可兼得，在實(shí)際使用中并不理想。因此，系統(tǒng)性紅斑狼瘡新型標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)就具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
?????? 噬菌體展示庫(kù)是上個(gè)世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高通量篩選技術(shù)，喬治·史密斯因發(fā)明該技術(shù)而獲2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。該技術(shù)的核心在于噬菌體展示的肽/蛋白與編碼這些肽/蛋白的核酸在物理上相連，已成功的用于生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)。目前已有的噬菌體展示肽庫(kù)包括組學(xué)肽庫(kù)和隨機(jī)肽庫(kù)。隨機(jī)肽庫(kù)具有多樣性高，覆蓋度廣的優(yōu)勢(shì)。
?????? 在本研究中，研究人員以多樣性為109的M13噬菌體隨機(jī)肽庫(kù)為篩選階段的材料，將50例病人血清和50例年齡、性別匹配的健康人血清分別與肽庫(kù)進(jìn)行孵育，經(jīng)過(guò)二代測(cè)序分析得到116條在病人與健康人中區(qū)分度較高的肽。研究人員將效果最佳的10條肽進(jìn)行獨(dú)立樣本（60例病人vs60例健康人）的驗(yàn)證，根據(jù)ROC曲線結(jié)果，最終得到四條最優(yōu)的肽，其AUC（Area Under Curve）分別為0.81，0.83，0.7，0.81。為了進(jìn)一步驗(yàn)證肽區(qū)分系統(tǒng)性紅斑狼瘡與其他自身免疫疾病的特異性，研究人員選取一定數(shù)量的其他自身免疫疾病病人的血清樣本進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明至少有兩條多肽能夠區(qū)分系統(tǒng)性紅斑狼瘡和其他自身免疫疾病病人。不僅如此，這四條多肽組合后展現(xiàn)了比臨床診斷所用生物標(biāo)志物更高的區(qū)分能力（AUC=0.86，靈敏度約75%，特異性約90%）。根據(jù)以上結(jié)果，通過(guò)噬菌體隨機(jī)肽展示庫(kù)篩選出的四條肽有望成為診斷系統(tǒng)性紅斑狼瘡的新型生物標(biāo)志物。
?????? 綜上所述，研究人員結(jié)合噬菌體隨機(jī)多庫(kù)與二代測(cè)序技術(shù)篩選出四條多肽可作為SLE的高潛力血清生物標(biāo)志物。這些肽可以單獨(dú)或組合地將系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者與健康個(gè)體區(qū)分開(kāi)。此血清生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)策略具有較好的通用性，可以較容易地應(yīng)用于其他疾病的血清生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)，可以預(yù)計(jì)該技術(shù)會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。
?????? 陶生策課題組吳凡林博士及碩士生賴(lài)丹昀為本文共同一作。陶生策研究員的主要研究方向?yàn)榈鞍踪|(zhì)芯片及相關(guān)高通生物學(xué)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用以及結(jié)核病系統(tǒng)生物學(xué)研究。建立了系列特色蛋白質(zhì)芯片技術(shù)平臺(tái)，并在其基礎(chǔ)上開(kāi)展了與醫(yī)學(xué)密切相關(guān)的系統(tǒng)性研究。
?????? 該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等資助。
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英文摘要：
Identification of serum biomarkers for Systemic Lupus Erythematosus using a library of phage displayed random peptides and deep sequencing
Fan Lin Wu, Dan Yun Lai, Hui Hua Ding, Yuan Jia Tang, Zhao Wei Xu, Ming Liang Ma, Shujuan Guo, Jingfang Wang, Nan Shen, Xiaodong Zhao, Huan Qi, Hua Li and Sheng-ce Tao
Systemic lupus erythematosus (SLE) is one of the most serious autoimmune diseases, characterized by highly diverse clinical manifestations. Biomarker is still needed for the accurate diagnostics. SLE serum autoantibodies were discovered and validated using serum samples from independent sample cohorts encompassing 306 participants divided into three groups, i.e., healthy, SLE patients, and other autoimmune related diseases. To discover biomarkers for SLE, a phage displayed random peptide library (Ph.D. 12) and deep sequencing were applied to screen specific autoantibodies in a total of 100 serum samples from 50 SLE patients and 50 healthy controls. A statistical analysis protocol was setup for the identification of peptides as potential biomarkers. For validation, ten peptides were analyzed using enzyme linked immunosorbent assays (ELISA). As a result, four peptides (SLE2018Val001, SLE2018Val002, SLE2018Val006 and SLE2018Val008) were discovered with high diagnostic power to differentiate SLE patients from health controls. Among them, two peptides, i.e., SLE2018Val001 and SLE2018Val002 were confirmed between SLE with other autoimmune patients. The procedure we established could be easily adopted for the identification of autoantibodies as biomarkers for many other diseases.
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全文鏈接：https://www.mcponline.org/content/early/2019/07/15/mcp.RA119.001582
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稿件來(lái)源：陶生策課題組
圖文編輯：王華瑤
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