尿液和尿液胞外囊泡蛋白组学分析发现前列腺癌区分诊断标志物

尿液和尿液胞外囊泡蛋白组学分析发现前列腺癌区分诊断标志物作者：绿野尿液作为常见的临床检测样本，不仅反映泌尿生殖系统组织的状态，也反映了机体整体生理状态。尿液中既含有分泌蛋白，也含有包裹在组织来源细胞外囊泡(EVs)中的多种蛋白，有作为疾病诊断生物标志物的作用潜能。近期，一篇“ProstateCancerReshapestheSecretedandExtracellularVesicleUrinaryProteomes”的研究文章，通过对190名男性(包括前列腺癌患者)的尿液样本进行分泌蛋白和EVs蛋白质组学图谱分析，确定了尿蛋白和尿EVs的组织和亚细胞起源。研究人员发现尿液EVs蛋白，而不是分泌蛋白在一定程度上可以反映组织蛋白质组的特征，前列腺肿瘤特异性尿蛋白不仅可以准确区分前列腺恶性和良性病变，还能对已经患有前列腺癌的男性进行风险分层。研究结果1、直肠指检丰富了尿液中前列腺源性蛋白直肠指检(DRE)作为一种临床常规的微创物理操作，可能会丰富尿液中的前列腺源性蛋白。为了验证这一猜测，研究人员收集了10名男性DRE前后的尿液，分离出可溶蛋白（uSP）和尿细胞外囊泡(uEVs)，进一步结合差速离心对uEVs进行亚型区分：uEV-p20（20,000xg转速）和uEV-p150（150,000xg转速)，后续NTA、TEM等结果证实DRE不会影响EVs的生物物理特性。研究人员从三个组织蛋白质组学数据集中筛选出前列腺组织源性蛋白，并通过蛋白质组分析证实DRE增加了前列腺源性蛋白的丰度。图1直肠指检丰富前列腺源性蛋白2、尿蛋白的亚细胞起源为了研究尿蛋白的异质性，收集了190名男性的DRE后尿液(64名非癌症诊断男性和126名未经治疗的前列腺癌患者)，对uSP、uEV-P20和uEV-P150进行蛋白质组分析。生信分析结果显示uSP通常由高尔基体分泌或衍生，uEV-P20蛋白主要来自线粒体或内质网，uEV-P150蛋白主要来自质膜。图2尿蛋白的亚细胞起源3、uEVs反映前列腺组织蛋白质组信息接下来，研究人员分析了uSP、uEV-P20和uEV-P150三种尿液组分中的前列腺源性蛋白丰度，结果提示uEVs比uSP富含更多的前列腺源性蛋白，uEV-P20是前列腺组织的最佳反映。通过正常组织(GTEx)和肿瘤附近正常组织(NAT,TCGA)测序数据确定前列腺、肾脏或膀胱中富集的转录本，将差异丰富的转录本作为组织来源标签量化组织对样本的贡献，发现uEVs中前列腺源性蛋白明显多于非前列腺源性蛋白。最后，研究者从前列腺癌细胞系中分离cEVs并进行蛋白质组学分析，结果显示cEVs不能准确反映组织特征。总的来说，DRE后uEVs比uSP和cEVs更能准确反映前列腺组织特征。图3uEVs反映前列腺组织蛋白质组特征4、尿蛋白质组的生物标志物评估为了量化DRE后尿液的稳定性，评估了5名前列腺癌患者数年的纵向样本，使用ICC分析鉴定了纵向稳定的可能作为生物标志物的蛋白质(ICC>0.4)，包含806个uSP蛋白，1,322个uEV-P20蛋白和674个uEV-P150蛋白。首先，使用机器学习创建了分类器，仅通过尿蛋白即可区分癌症和非癌症，且效果显著优于血清PSA。接下来，进行低级别和高级别癌症区分研究，发现尿液差异蛋白可以区分低级别和高级别前列腺癌，效果或超过血清PSA。图4尿蛋白质组的生物标志物评估总结总的来说，在这项探索性研究中，研究人员绘制了全面的尿蛋白质组学图谱，提出了一种使用尿液样本分析前列腺源性蛋白的简单方法。不仅确定了尿蛋白和尿EVs的亚细胞起源，还发现尿液EVs，而不是那些从前列腺癌细胞系释放的EVs或分泌性的尿蛋白，能更加准确地反映前列腺组织特征。一些前列腺肿瘤特异性尿蛋白可以准确区分患有前列腺癌和未患前列腺癌的男性，并对已经患有前列腺癌的男性进行风险分层。华盈生物--血液标志物完整解决方案构建者1）“蛋白芯片”和“蛋白质谱”双平台技术服务体系将完美助力于血液蛋白标志物的发现，双管齐下，最大限度的不漏筛低丰度的血液蛋白，发现最具临床意义的标志物。2）“外泌体研究体系”可全面筛选血液外泌体中的RNA、蛋白、脂类等，针对外泌体微量体系，后续验证阶段华盈生物可提供提供超灵敏的检测技术，最大限度减少在大队列验证过程中数据缺失值的问题。目前华盈已经实现了外泌体“分离—鉴定—标志物筛选—验证—建模”一站式服务体系。3）“20k人类蛋白组芯片”包含大约2万多种人类蛋白，可全面筛选血液自身抗体，发现肿瘤、自身免疫疾病等新的自身抗体诊断标志物。4）“ISOP单细胞功能蛋白组”可实现对单个细胞亚群的32种功能分泌蛋白组的检测，发现关键的多功能性细胞，作为肿瘤免疫治疗、CAR-T细胞治疗的预测标志物。5）“单细胞表型蛋白组”利用质谱流式细胞术（CyTOF）可以支持全血样本、组织样本、单细胞悬液等多种样本类型的分析，抗体库包含常用的人源抗体500多种，鼠源抗体300多种，可以实现对细胞亚型、细胞功能的精准分析。多年来华盈生物服务客户已经覆盖国内各大著名的高校院所和多位院士课题组。华盈的专业和专注也已获得业界普遍认可，合作者的科研成果也先后在CancerCell、PNAS、JClinInvest、NatCommun、JHepatol、SciTranslMed、Circulation等著名期刊上发表。业务咨询400-869-2936微信同号）相关文献KhooA,GovindarajanM,etal.ProstateCancerReshapestheSecretedandExtracellularVesicleUrinaryProteomes.bioRxiv.2023.相关阅读1）BiomarkRes（IF=11.1）：血清外泌体miRNA作为小细胞肺癌诊断和预后生物标志物2）Gastroenterology（IF=29.4）：粪便、组织和血浆细胞外囊泡的miRNA特征诊断结直肠癌3）AnnRheumDis（IF=27.4）：强直性脊柱炎患者血浆外泌体蛋白质组学和miRNA分析4）Circulation（IF=37.8）：组织来源细胞外囊泡的多组学分析发现动脉粥样硬化和钙化主动脉瓣狭窄的独特调节因子5）Gastroenterology（IF=29.4）：暨南大学张灏团队揭示唾液细胞外囊泡miRNA用于食管癌的早期检测和预后6）Gastroenterology（IF=33.883）：外泌体miRNA用于胰腺导管腺癌早期诊断7）Gastroenterology（IF=33.883）：第四军医大学揭示外泌体GClnc1可作为胃癌早期检测的生物标志物8