斯坦福大学的一个团队领导的研究人员通过分析手术过程中常规取出的微小眼液滴，绘制了来自眼内不同细胞类型的近6,000种蛋白质的图谱。该团队开发了一种名为TEMPO(追踪多个蛋白质来源的表达)的方法，该方法集成了微量液体活检蛋白质组学、单细胞转录组学和人工智能，生成“蛋白质组时钟”，可以根据他们的蛋白质概况。

该时钟显示，糖尿病视网膜病变和葡萄膜炎等疾病会导致特定细胞类型加速衰老。令人惊讶的是，研究人员还在眼液中检测到了与帕金森病(PD)相关的蛋白质，他们说这可能为帕金森病的早期诊断提供途径。

“眼睛的神奇之处在于我们可以观察内部并实时看到正在发生的疾病，”斯坦福大学外科医生兼眼科教授VinitMahajan博士说。“我们的主要重点是将这些解剖学变化与患者眼内分子水平上发生的情况联系起来。”Mahajan是该团队在《细胞》杂志上发表的论文的资深作者，论文题为“液体活检蛋白质组学与人工智能相结合，识别了眼睛衰老和体内疾病的细胞驱动因素”。他们在报告中得出结论：“TEMPO的应用可以为识别细胞机制、增强诊断、优化临床试验以及确定衰老与疾病之间的相互作用带来变革。”

眼睛是一个很难在活体患者身上取样的器官，因为它和大脑一样，是不可再生的，进行组织活检会造成不可挽回的损害。正如作者指出的那样，“特别是，细胞水平的分析在非再生器官和组织(例如大脑和视网膜)中受到严重限制，因为直接活检会造成严重的、不可逆的功能损伤。”另一种方法是使用液体活检，即从感兴趣的细胞或组织附近采集的液体样本。然而，该方法确实有局限性。虽然液体活检可以提供感兴趣区域中存在哪些蛋白质的快照，但迄今为止，它们测量少量液体中大量蛋白质的能力受到限制。他们也无法提供有关哪些细胞产生哪些蛋白质的信息，这对于诊断和治疗疾病很重要。“……目前的分析无法以精细的细胞分辨率解析蛋白质，”该团队继续说道。

Mahajan及其同事开发的多模式TEMPO方法将微量液体活检中获得的细胞中的蛋白质组学与单细胞转录组学技术和人工智能相结合，以解决这些局限性，并且“……产生了一种强大的微创工具来检查疾病和体内细胞水平的衰老机制，”他们说。为了绘制眼内不同类型细胞的蛋白质产生图谱，研究人员应用该平台对取自眼科手术患者房水(AH)或玻璃体液(VH)的120个液体活检中的蛋白质进行了表征。他们鉴定了5,953种蛋白质，是之前类似研究中鉴定的蛋白质数量的十倍，然后能够将每种蛋白质追溯到特定的细胞类型。

该研究还发现了免疫细胞参与晚期DR的证据，并发现DR患者的AH中肝源性蛋白质有所增加。科学家们写道：“TEMPO应用于AH液体活检，发现了特定免疫细胞和肝脏蛋白在DR中的作用，这可能会改变治疗策略。”“据我们所知，这是第一个体内人类分子数据，证明巨噬细胞等免疫细胞是晚期DR的重要分子驱动因素。”已知所鉴定的肝脏蛋白参与炎症过程，研究小组指出，这提出了肝脏可能直接导致DR病理学炎症的可能性，“……表明全身治疗干预可能是有益的。”

研究人员还检测到了几种与帕金森病相关的蛋白质。这些蛋白质通常只能在死后鉴定，而目前的诊断方法无法对其进行测试，这也是帕金森氏症诊断如此困难的原因之一。筛查眼液中的这些标记物可能有助于帕金森病的早期诊断和后期的治疗监测。他们写道：“神经退行性疾病，例如帕金森病，通常是一种诊断挑战，如果不进行尸检，可能无法明确诊断。”“在这里，我们展示了使用AH液体活检作为脑部疾病诊断和预后评估的有价值工具的潜力……这些结果在分子和细胞水平上重新定义了视网膜中的PD表型，并强调了AH液体活检作为一种诊断方法的潜力。诊断评估甚至PD治疗分子监测的宝贵工具。”

作者表示，他们的集体研究结果表明，衰老可能是器官甚至细胞特异性的，这可能会在精准医学和临床试验设计方面取得进展。“这些发现表明，我们的器官正在以不同的速度老化，”第一作者、斯坦福大学眼科医生朱利安·沃尔夫(JulianWolf)说。“使用靶向抗衰老药物可能是预防性精准医学的下一步。”

Mahajan补充道，“如果我们要使用分子疗法，我们应该表征患者体内的分子。我认为根据分子模式和受影响的细胞对患者进行重新分类可以真正改善临床试验、药物选择和药物结果。”

接下来，研究人员计划对更多患者和更广泛的眼部疾病的样本进行表征。他们还表示，他们的方法可用于表征其他难以采样的组织。例如，脑脊液液体活检可用于研究或诊断大脑，滑液可用于研究关节，尿液可用于研究肾脏。研究人员在论文中得出结论：“我们的方法可应用于其他器官系统，有可能改变分子诊断和预后，同时揭示新的细胞疾病和衰老机制……TEMPO填补了研究人类疾病能力的关键空白以及活人分子和细胞水平上的衰老。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：