子宫内膜异位症新型生物标志物与治疗靶点的鉴定：基于血浆蛋白质组与基因组的整合分析

背景

目前，对于子宫内膜异位症（Endometriosis，EM）的病因、发病机制或治疗尚无统一共识。发现具有因果遗传学证据的疾病相关血浆蛋白，为识别新的EM生物标志物和治疗靶点提供了机会。

方法

蛋白定量性状位点（protein quantitative trait loci，pQTLs）来源于英国生物样本库医药蛋白质组学项目（UK Biobank Pharma Proteomics Project，UKB-PPP）的血浆蛋白质组关联数据。EM的遗传关联数据来自FinnGen队列。研究人员采用顺式孟德尔随机化（cis-Mendelian randomization，cis-MR）评估蛋白与EM风险之间的关联，并使用EM的全基因组关联研究目录（GWAS catalog）数据集进行验证。随后，进一步开展共定位分析、蛋白-蛋白相互作用（protein–protein interaction，PPI）分析、功能富集分析、转录组差异表达基因（differentially expressed gene，DEG）分析以及成药性评估，以探索EM的潜在生物标志物和治疗靶点。

结果

总体而言，遗传预测的23种血浆蛋白水平与EM风险相关，其中5种蛋白经重复分析得到验证，分别为ALPI、KHK、HSPG2、STXBP1和POLR2F。遗传预测的ALPI水平降低［比值比（odds ratio，OR）：0.89，95%置信区间（confidence interval，CI）0.83–0.95］、HSPG2水平降低（OR：0.81，95% CI 0.75–0.88）、POLR2F水平降低（OR：0.51，95% CI 0.36–0.73）以及STXBP1水平降低（OR：0.75，95% CI 0.64–0.86）均与EM风险升高相关。KHK水平升高（OR：1.09，95% CI 1.05–1.13）与EM风险升高相关。研究还将ALPI、KHK、HSPG2、STXBP1和POLR2F鉴定为EM的潜在药物靶点和生物标志物。

结论

一系列综合分析强调了ALPI、KHK、HSPG2、STXBP1和POLR2F在EM中的潜在作用，并提示未来研究可将这些基因开发为该病的精准生物标志物和治疗靶点。

该文发表于《MEDIATORS OF INFLAMMATION》，聚焦于子宫内膜异位症（Endometriosis，EM）这一常见且复杂的慢性炎症性疾病。EM以子宫腔外出现类似子宫内膜组织为特征，临床上常导致盆腔痛与不孕，且对育龄女性生活质量和社会经济造成显著负担。尽管EM患病广泛，但其病因学与发病机制仍未完全阐明，现有诊断高度依赖临床经验、影像学及侵入性检查，缺乏敏感且特异的外周生物标志物。既往候选标志物如CA-125、细胞因子、microRNA及自身抗体等，往往存在特异性不足、敏感性有限或在其他妇科及炎症性疾病中同样升高的问题，难以满足常规临床应用需求。同时，许多分子靶点虽与炎症、血管生成或激素调控相关，但尚未有效转化为EM的精准治疗策略。因此，基于遗传因果证据系统识别与EM相关的循环蛋白，对于推动早期筛查、机制研究及药物开发具有重要意义。

在此背景下，研究人员整合血浆蛋白质组学与基因组学数据，开展蛋白质组范围的孟德尔随机化（Mendelian randomization，MR）分析，旨在从因果推断层面筛选与EM风险相关的血浆蛋白，并进一步评估其作为生物标志物和治疗靶点的潜力。研究结果显示，在经过发现与重复验证后，ALPI、KHK、HSPG2、STXBP1和POLR2F 5种蛋白构成最稳健的候选分子。其中，遗传预测的ALPI、HSPG2、POLR2F和STXBP1水平降低与EM风险升高相关，而KHK水平升高与EM风险升高相关。进一步的功能富集、蛋白互作、转录组差异表达及成药性分析提示，这些蛋白分别涉及细胞外基质（extracellular matrix，ECM）受体互作、PI3K-Akt信号通路、囊泡融合、突触囊泡胞吐和神经递质调控等过程。整体而言，该研究从血浆蛋白层面为EM提供了新的分子线索，并为未来建立精准筛查标志物与治疗靶点奠定了依据。

就关键技术方法而言，研究首先采用英国生物样本库医药蛋白质组学项目（UKB-PPP）的血浆蛋白pQTL数据作为暴露，优先选取cis-pQTL作为工具变量；以FinnGen队列中16,588例EM病例和111,583例对照的GWAS数据作为主要结局，并使用GWAS Catalog中21,779例病例和449,087例对照进行外部重复验证。统计上主要采用IVW或IVW-MRE方法实施MR分析，并辅以MR-Egger、weighted median、weighted mode、MR-PRESSO、异质性检验和leave-one-out敏感性分析。随后结合Bayesian共定位、GeneMANIA蛋白互作网络、GO/KEGG富集分析、GEO转录组整合差异分析以及TTD/DrugBank成药性检索，对候选蛋白进行多层次评估。

在研究结果部分，论文首先在“3.1. Proteome-Wide MR Analysis”中报告，研究人员对2923种蛋白进行系统筛查，在多重校正后共发现23种蛋白与EM风险显著相关。工具变量共涉及189个SNP，平均F统计量为174.3，提示不存在弱工具变量偏倚。结果表明，FAM171A2、GET3、KHK、MELTF、NTF4、SCRN1、YY1和DDX1的遗传预测升高与EM风险增加相关，而ALPI、ARG1、BANK1、BLMH、CA1、DCTD、FN1、HSPG2、LYN、PHLDB1、POLR2F、PTRHD1、SRPX、STXBP1和TNN的遗传预测升高与EM风险降低相关。随后在独立GWAS Catalog数据集中进行重复验证，最终确认5种蛋白，即ALPI、HSPG2、POLR2F、STXBP1和KHK，提示其与EM风险之间的关系最为稳健。

在“3.2. Sensitivity Analysis for MR”中，研究人员通过漏斗图、MR-Egger截距检验、MR-PRESSO、Q统计量异质性分析及逐一剔除分析，对上述5种候选蛋白的MR结果进行了稳健性评估。结果显示，各蛋白未见显著异质性，也未发现明确的水平多效性，逐一剔除单个SNP后总体效应估计未发生实质性改变，说明核心结果并非由单一遗传变异驱动，MR推断具有较好稳健性。

在“3.3. Colocalization Analysis”中，研究人员进一步检验血浆蛋白水平与EM风险是否由同一因果变异驱动。结果显示，5种候选蛋白在不同先验参数和窗口设定下均未达到强共定位证据标准，即H4后验概率均低于0.80。这提示虽然MR分析支持因果关联，但现有共定位结果并未提供强有力证据表明两种性状共享同一单一致病变异。作者同时指出，Bayesian共定位方法基于单一因果变异假设，而复杂性状位点实际可能包含多个因果SNP，这构成该分析框架的限制。

在“3.4. Investigating PPI and Enriched Pathways of the MR-Candidate Proteins”中，研究人员利用GeneMANIA构建候选蛋白互作网络，发现EM相关蛋白之间存在物理相互作用和共表达关系。对重复验证得到的5种蛋白进行通路分析后，显示这些紧密互作基因主要与细胞间信号转导及物质运输相关，并共同参与神经系统功能调控，包括囊泡与质膜融合、突触囊泡胞吐、神经递质分泌、囊泡融合及神经递质调节。进一步的KEGG分析提示，TNN、FN1和HSPG2富集于ECM-受体相互作用通路，NTF4、TNN和FN1与PI3K-Akt信号通路相关。GO分析则提示候选蛋白涉及蛋白结合、胞质、细胞外外泌体、细胞外空间、细胞表面，以及蛋白酶结合、整合素结合、异生物刺激反应、血小板脱颗粒和ERK1/ERK2级联调控等功能过程。这些结果从分子网络和生物学功能层面支持EM与炎症、基质重塑、血管及神经调控相关的病理特征。

在“3.5. Transcriptome DEG Analysis”中，研究人员整合GSE7305、GSE11691、GSE25628和GSE23339共73份样本的转录组数据，其中正常样本37例、疾病样本36例，经批次效应校正后进行差异表达分析，共获得1828个差异表达基因。针对5个核心候选基因，结果显示POLR2F在EM中显著下调，STXBP1和HSPG2显著上调，而KHK与ALPI未见显著表达差异。研究人员强调，转录组验证反映的是组织层面的mRNA表达，并不一定与遗传预测的循环蛋白效应完全一致，因此该部分主要提供补充性的转录学背景，而非对血浆蛋白MR结果的直接验证。

在“3.6. Druggability of the Identified Proteins”中，研究人员检索TTD和DrugBank数据库，评估核心蛋白的成药潜力。结果表明，这5种循环蛋白目前均未被登记为EM的现有药物靶点，但部分蛋白在其他疾病领域已有药物开发信息。ALPI相关药物包括terpinen-4-ol和vicagrel；HSPG2相关药物包括palifermin以及efanesoctocog alfa；而POLR2F、KHK和STXBP1在检索数据库中尚无对应药物信息。这提示这些分子虽尚未直接进入EM治疗体系，但具备一定转化研究价值，尤其是已有其他适应证药物线索的ALPI与HSPG2。

讨论部分围绕研究意义、与既往研究差异、候选蛋白的潜在病理联系及研究局限展开。研究指出，本研究基于双样本蛋白质组MR设计，系统评估了2923种血浆蛋白与EM风险的关系，较大程度降低了混杂和反向因果的影响，并通过多种敏感性分析增强了因果推断可信度。与近期另一项EM蛋白质组MR研究相比，本文通过要求每种蛋白至少具备两个独立SNP工具变量，并允许每个蛋白纳入多个工具变量，扩大了分析覆盖面并提升了稳健性，从而识别出POLR2F和STXBP1等此前未被捕捉的候选蛋白。作者同时指出局限性：其一，共定位分析未见强证据；其二，研究对象限于欧洲人群，外推性有待验证；其三，研究聚焦血浆蛋白水平，未必完全反映直接参与EM发病的子宫内膜组织环境；其四，部分靶点尚缺乏药理学开发信息，仍需后续功能和药物研究加以拓展。总体上，该研究将EM的分子机制从传统炎症和内分泌层面进一步延伸至ECM重塑、代谢调控以及神经递质释放等维度，为理解疾病异质性提供了更丰富的框架。

研究结论部分可译为：综上，综合分析结果突出表明5种血浆蛋白——ALPI、KHK、HSPG2、STXBP1和POLR2F——在EM的风险与发病机制中可能发挥重要作用。这些蛋白有望成为开发EM筛查生物标志物和治疗药物的潜在靶点。该研究结果为EM的早期诊断和治疗提供了新的方向。未来研究应进一步验证这些靶点，并探索其作用机制，以推动EM有效干预策略的建立。