摘要：研究開發(fā)了一種基于質(zhì)譜(MS)的腦脊液(CSF)多組學(xué)分析技術(shù)。
研究背景
肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)作為致命的神經(jīng)退行性疾病，其病理機(jī)制中氧化應(yīng)激被公認(rèn)是關(guān)鍵推手。然而，由于腦組織的不可及性，臨床一直缺乏反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)氧化狀態(tài)的可靠生物標(biāo)志物。現(xiàn)有抗氧化治療如依達(dá)拉奉(edaravone)和NRF2激活劑雖展現(xiàn)潛力，卻因缺乏靶點(diǎn) engagement（藥物作用直接證據(jù)）的監(jiān)測(cè)手段，導(dǎo)致臨床試驗(yàn)進(jìn)展緩慢。
圖1 腦脊液中谷胱甘肽氧化作為肌萎縮側(cè)索硬化癥氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物制研究設(shè)計(jì)與技術(shù)方法
由謝菲爾德大學(xué)等機(jī)構(gòu)組成的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了創(chuàng)新性的質(zhì)譜工作流程：通過免疫去除高豐度蛋白后的腦脊液樣本，同步分析蛋白質(zhì)組（699種蛋白定量）、半胱氨酸氧化狀態(tài)（檢測(cè)531個(gè)可逆氧化位點(diǎn)）及谷胱甘肽氧化比例。關(guān)鍵技術(shù)包括：①納米流色譜增強(qiáng)的MRM（多反應(yīng)監(jiān)測(cè)）技術(shù)檢測(cè)低濃度GSH/GSSG；②N-乙基馬來酰亞胺(NEM)烷基化穩(wěn)定化處理；③穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)(GS*-NEM)定量。樣本來自24例ALS患者和20例健康對(duì)照的縱向隊(duì)列（間隔4個(gè)月隨訪）。
研究結(jié)果
蛋白質(zhì)組變化特征
在ALS患者CSF中發(fā)現(xiàn)5種持續(xù)升高的蛋白：CHIT1、CHI3L1/2、COL18A1和FCGR3A(P<0.05)。其中fcgr3a水平與疾病進(jìn)展速率顯著正相關(guān)(r=0.0021)，提示免疫系統(tǒng)激活可能加速als發(fā)展。< div="">
圖2 基于質(zhì)譜的工作流程，用于測(cè)定蛋白質(zhì)豐度、蛋白質(zhì)氧化修飾和谷胱甘肽氧化
氧化修飾圖譜
DPP7、CFB和BCAN等蛋白在ALS組呈現(xiàn)持續(xù)性氧化增加。特別值得注意的是，可逆氧化半胱氨酸總強(qiáng)度在ALS首次訪視時(shí)較對(duì)照升高1.23倍(P=0.0405)，為氧化應(yīng)激的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了新指標(biāo)。
圖2 基于質(zhì)譜的工作流程，用于測(cè)定蛋白質(zhì)豐度、蛋白質(zhì)氧化修飾和谷胱甘肽氧化
谷胱甘肽氧化標(biāo)志物
ALS組tGSH濃度在兩次訪視中分別較對(duì)照高1.33倍(P=0.0215)和1.50倍(P=0.0143)，GSSG增幅更達(dá)2.0倍(P=0.0018)。GSSG/GSH比值在第二次訪視時(shí)ALS組(2.84)顯著高于對(duì)照組(1.33)(P=0.0120)，且該比值與疾病持續(xù)時(shí)間呈強(qiáng)正相關(guān)(r=0.0227)。
臨床相關(guān)性分析
SERPINA3等蛋白水平與ALS功能評(píng)分(ALSFRS-R)負(fù)相關(guān)，而CA11的縱向變化與疾病進(jìn)展速率顯著相關(guān)(P=0.0069)?？赡嫜趸腚装彼峥偭颗cGSSG/GSH比值在兩次訪視間相關(guān)性增強(qiáng)(P=0.0405)，提示氧化損傷隨病程累積。
研究意義
該研究首次建立CSF谷胱甘肽氧化狀態(tài)的精準(zhǔn)檢測(cè)體系，證實(shí)其作為ALS分層生物標(biāo)志物的價(jià)值：①為NRF2激活劑等抗氧化療法的患者篩選提供客觀標(biāo)準(zhǔn)；②通過tGSH和GSSG的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可評(píng)估治療應(yīng)答；③揭示蛋白質(zhì)氧化修飾與免疫激活的協(xié)同致病機(jī)制。發(fā)表于《Translational Neurodegeneration》的這項(xiàng)成果，為神經(jīng)退行性疾病的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究提供了范式——將臨床樣本的多維度分子特征與疾病進(jìn)展精確關(guān)聯(lián)。
參考資料
[1] Glutathione oxidation in cerebrospinal fluid as a biomarker of oxidative stress in amyotrophic lateral sclerosis
摘要：研究開發(fā)了一種基于質(zhì)譜(MS)的腦脊液(CSF)多組學(xué)分析技術(shù)。
研究背景
肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)作為致命的神經(jīng)退行性疾病，其病理機(jī)制中氧化應(yīng)激被公認(rèn)是關(guān)鍵推手。然而，由于腦組織的不可及性，臨床一直缺乏反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)氧化狀態(tài)的可靠生物標(biāo)志物?，F(xiàn)有抗氧化治療如依達(dá)拉奉(edaravone)和NRF2激活劑雖展現(xiàn)潛力，卻因缺乏靶點(diǎn) engagement（藥物作用直接證據(jù)）的監(jiān)測(cè)手段，導(dǎo)致臨床試驗(yàn)進(jìn)展緩慢。
圖1 腦脊液中谷胱甘肽氧化作為肌萎縮側(cè)索硬化癥氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物制研究設(shè)計(jì)與技術(shù)方法
由謝菲爾德大學(xué)等機(jī)構(gòu)組成的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了創(chuàng)新性的質(zhì)譜工作流程：通過免疫去除高豐度蛋白后的腦脊液樣本，同步分析蛋白質(zhì)組（699種蛋白定量）、半胱氨酸氧化狀態(tài)（檢測(cè)531個(gè)可逆氧化位點(diǎn)）及谷胱甘肽氧化比例。關(guān)鍵技術(shù)包括：①納米流色譜增強(qiáng)的MRM（多反應(yīng)監(jiān)測(cè)）技術(shù)檢測(cè)低濃度GSH/GSSG；②N-乙基馬來酰亞胺(NEM)烷基化穩(wěn)定化處理；③穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)(GS*-NEM)定量。樣本來自24例ALS患者和20例健康對(duì)照的縱向隊(duì)列（間隔4個(gè)月隨訪）。
研究結(jié)果
蛋白質(zhì)組變化特征
在ALS患者CSF中發(fā)現(xiàn)5種持續(xù)升高的蛋白：CHIT1、CHI3L1/2、COL18A1和FCGR3A(P<0.05)。其中fcgr3a水平與疾病進(jìn)展速率顯著正相關(guān)(r=0.0021)，提示免疫系統(tǒng)激活可能加速als發(fā)展。< div="">
圖2 基于質(zhì)譜的工作流程，用于測(cè)定蛋白質(zhì)豐度、蛋白質(zhì)氧化修飾和谷胱甘肽氧化
氧化修飾圖譜
DPP7、CFB和BCAN等蛋白在ALS組呈現(xiàn)持續(xù)性氧化增加。特別值得注意的是，可逆氧化半胱氨酸總強(qiáng)度在ALS首次訪視時(shí)較對(duì)照升高1.23倍(P=0.0405)，為氧化應(yīng)激的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了新指標(biāo)。
圖2 基于質(zhì)譜的工作流程，用于測(cè)定蛋白質(zhì)豐度、蛋白質(zhì)氧化修飾和谷胱甘肽氧化
谷胱甘肽氧化標(biāo)志物
ALS組tGSH濃度在兩次訪視中分別較對(duì)照高1.33倍(P=0.0215)和1.50倍(P=0.0143)，GSSG增幅更達(dá)2.0倍(P=0.0018)。GSSG/GSH比值在第二次訪視時(shí)ALS組(2.84)顯著高于對(duì)照組(1.33)(P=0.0120)，且該比值與疾病持續(xù)時(shí)間呈強(qiáng)正相關(guān)(r=0.0227)。
臨床相關(guān)性分析
SERPINA3等蛋白水平與ALS功能評(píng)分(ALSFRS-R)負(fù)相關(guān)，而CA11的縱向變化與疾病進(jìn)展速率顯著相關(guān)(P=0.0069)。可逆氧化半胱氨酸總量與GSSG/GSH比值在兩次訪視間相關(guān)性增強(qiáng)(P=0.0405)，提示氧化損傷隨病程累積。
研究意義
該研究首次建立CSF谷胱甘肽氧化狀態(tài)的精準(zhǔn)檢測(cè)體系，證實(shí)其作為ALS分層生物標(biāo)志物的價(jià)值：①為NRF2激活劑等抗氧化療法的患者篩選提供客觀標(biāo)準(zhǔn)；②通過tGSH和GSSG的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可評(píng)估治療應(yīng)答；③揭示蛋白質(zhì)氧化修飾與免疫激活的協(xié)同致病機(jī)制。發(fā)表于《Translational Neurodegeneration》的這項(xiàng)成果，為神經(jīng)退行性疾病的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究提供了范式——將臨床樣本的多維度分子特征與疾病進(jìn)展精確關(guān)聯(lián)。
參考資料
[1] Glutathione oxidation in cerebrospinal fluid as a biomarker of oxidative stress in amyotrophic lateral sclerosis
