从临床试验样本追踪药物相关分子变化

日本团队将肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)临床试验中的患者样本与人源细胞实验结合,研究罗匹尼罗可能涉及的分子过程。论文分析了 20 名散发性 ALS 患者和 10 名非神经退行性疾病对照的血清、脑脊液细胞外囊泡(EV)蛋白组成,再比较药物处理前后的变化。

20 名患者来自 ROPALS 试验:13 名接受罗匹尼罗,7 名在前 24 周接受安慰剂、后 24 周转用罗匹尼罗。血清和脑脊液按各自时间表收集,末次 48 周时仍有血清样本的为 11 人,仍有脑脊液样本的为 6 人。不同时间点及体液的分析人数随样本可用性而变化。

两种体液的囊泡蛋白共有变化,也各有特点

质谱分析在至少 1 个样本中共检出 3719 种血清 EV 蛋白和 2754 种脑脊液 EV 蛋白。若只保留每一种体液的所有样本均能检出的蛋白,则分别为 802 种和 884 种,其中 387 种重合。血清和脑脊液 EV 的整体蛋白组成明显不同。

患者与对照比较中,两种体液均显示补体和凝血相关蛋白增加,以及部分未折叠蛋白处理相关蛋白减少。论文同时指出,这类炎症与蛋白稳态变化可能也存在于其他神经退行性疾病中;当前对照组的年龄也低于患者组。

效应量分析筛出药物相关的候选蛋白

在基线至第 24 周的蛋白变化比较中,多重校正后没有单个蛋白达到组间统计显著。研究者因此以 Cohen’s d 的绝对值达到 0.5 作为中等效应量阈值,筛出罗匹尼罗相关变化蛋白。血清和脑脊液 EV 分别得到 287 种和 712 种候选,相关通路分析显示补体与凝血蛋白下降等趋势。

另一个纵向分析只纳入有 48 周末次样本的患者,血清为罗匹尼罗组 8 人和原安慰剂组 3 人,脑脊液为 4 人和 2 人。作者报告,与疾病进程相关的若干蛋白变化在罗匹尼罗组受到抑制。这些分析来自小规模、不同时间点样本数不一的临床试验。

人源细胞提供转录组层面的比较

团队以 1 名健康对照来源的人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)建立星形胶质细胞模型,另复用了健康来源 iPSC 运动神经元的公开 RNA 测序数据,比较有无罗匹尼罗处理。两类细胞分别出现 9 个和 8 个显著变化基因。星形胶质细胞中 CRYAB 表达上升、CXCL14 和 CCN2 表达下降,运动神经元未呈现完全相同的模式。

胆固醇合成相关基因 MVD 和 ACAT2 在运动神经元中下降,星形胶质细胞也呈相似趋势。作者结合患者 EV 蛋白变化,提出星形胶质细胞可能参与罗匹尼罗的作用。这里的直接结果是基因表达和蛋白组成变化,细胞之间的功能联系仍属于论文提出的解释。

罗匹尼罗处理前后人源星形胶质细胞与运动神经元的转录组比较。

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罗匹尼罗处理前后人源星形胶质细胞与运动神经元的转录组比较。(Chris Kato et al. / Inflammation and Regeneration, 2024, 图 6;CC BY 4.0;PMC)

候选标志物和分类模型需要更大样本评估

研究在基线 EV 蛋白中找到与后续疾病进展相关的候选标志物,包括血清中的 OGN 和脑脊液中的 FRMPD1。基于 EV 蛋白组成的机器学习分类器也能区分患者与对照;跨批次验证中,血清模型和脑脊液模型的准确率分别为 90.4% 和 80.3%。

作者在讨论中列出小样本、批次差异、观察时间有限和特征生物学解释不足等限制。囊泡蛋白与疾病进展之间的相关性,以及临床与细胞组学之间的联系,需要在更大规模的独立人群和实验中继续验证。

来源与延伸阅读

  1. Proteomic insights into extracellular vesicles in ALS for therapeutic potential of Ropinirole and biomarker discovery. Inflammation and Regeneration (2024). ↗