[摘要]目的:探讨蛋白芯片技术用于初步筛选息肉状脉络膜血管病变(PCV)血清特异性蛋白的可行性。方法:采用Raybiotech 公司生产的AAH-BLG-507 芯片试剂盒,检测随机抽取的1 例阴性对照组、2 例PCV 患者血清中相应蛋白的表达水平,分析差异性表达蛋白之间的关系。结果:AAH-BLG-507 蛋白芯片检测结果发现58 种在PCV 患者血清中呈上调趋势,21 种呈下调趋势。分析表达差异性蛋白之间关系显示主要分为细胞因子、趋化因子、胞外基质蛋白/基质金属蛋白酶、生长因子及新生血管相关因子及其受体4 大类。结论: 蛋白芯片技术是一种快速、简便的高通量蛋白质组研究方法,为PCV 研究提供了新的研究策略。
[关键词] 息肉状脉络膜血管病变; 蛋白芯片;蛋白质组学
息肉状脉络膜血管病变(polypoidal choroidal vasculopathy, PCV)是一种可引起严重视力损伤的眼底疾病,其致病因素多与视网膜病变、AMD、局限性脉络膜血管瘤、病理性近视及高血压、炎症、吸烟等相关[1-4],但其病因和发病机制尚不明确。近年来,蛋白组学在眼底疾病中的研究也越来越受到重视,并已初步探明了 AMD 和 CNV的血清特异蛋白[5],但对PCV的血清研究较少。因此,本研究利用蛋白质芯片技术初步筛选出与 PCV相关的特异性蛋白, 以期为临床早期筛查、监测PCV疾病发展及治疗等提供新思路。
1 材料与方法
1.1 研究对象
所有研究对象均来自于 2014 年 12 月至 2016 年 6 月武汉大学人民医院眼科门诊及病房住院患者。PCV 患者经常规眼科检查、ICGA 及OCT 等确诊,具体诊断标准参考 2013 年 Koh 报道的专家共识[6],阴性对照组选取无眼底疾病的白内障患者。必须未经过与眼底疾病有关的治疗,如 PDT、抗 VEGF 等且排除下列疾病:系统性疾病史如高血压、糖尿病,感染性或自身免疫性疾病,曾经患过肿瘤、血液病、肝病、肺病、心血管疾病,包括冠状动脉疾病、中风、周围动脉疾病或近 6 个月有手术史等。
1.2 蛋白芯片检测
采用 Raybiotech 公司生产的 AAH-BLG-507 芯片试剂盒,检测随机抽取的 1 例阴性对照组及 2 例 PCV 患者血清中相应蛋白的表达水平,分析差异性表达蛋白。实验操作按试剂盒说明书标准操作流程进行。
1.3 蛋白芯片数据处理
检测的荧光信号值包括荧光信号、背景及噪音等。数据分析时,一般使用去除背景的荧光信号进行分析,荧光信号的强弱反应了该种因子的表达量的高低。计算扣除背景荧光信号值及均值,再将 507 个因子分别统一化处理得到相应的数值,再根据需要进行组间比较,得到有表达差异的因子。
1.4 统计学分析
所有数据采用 SPSS20.0 统计软件进行分析,结果采用均数±标准差(Mean±SD)表示,两组间因子的比较是两组独立样本均值的比较,采用两个独立样本的 t 检验进行统计学分析。两组患者年龄的比较,采用的是两个独立样本的 t 检验进行分析。两组间性别构成的比较,采用的是四格表资料的卡法检验进行分析。显著性检验均以P<0.05 认为具有统计学意义。
2.结果
2.1蛋白芯片检测结果
Raybiotech 公司提供的蛋白芯片,在应用的过程中,能排除相邻孔之间的相互影响,且背景荧光值和噪音值较低,检测灵敏度高,最低检测量可达 pg/mL 级别。
2.2 蛋白芯片扫描荧光信号强弱情况
1 例阴性对照组血清样本及 2 例 PCV 患者血清样本,利用蛋白芯片 AAH-BLG-507 检测时扫描的荧光信号强弱结果,见图 1。荧光强度越大,表达的量越高。
N1 P1 P2
图1 1 例阴性对照组(N1)及2例 PCV 患者(P1、P2)蛋白芯片扫描的荧光信号
2.3 蛋白芯片靶蛋白的比较分析结果
蛋白芯片扫描后,检测荧光信号值扣除背景荧光,统一化处理后得到相应的数值,对比分析结果显示,有 79 个蛋白存在表达差异,其中 58 个靶蛋白表达增加,21 个靶蛋白表达降低,进一步分析了这些异常表达的蛋白之间的关系及功能属性,结果表明这些变化的蛋白主要分为细胞因子、趋化因子、胞外基质蛋白/基质金属蛋白酶、生长因子及新生血管相关因子及它们的受体四大类,因子间相互关系(具体见图 2)。
图 2 PCV 患者血清差异表达蛋白的相互关系及功能分类。将79个变化的蛋白
输入string-bd数据库(http://string-db.org/)分析(默认参数),获得上述关系图。
讨 论
PCV 在我国老年患者中较为常见,且发病率呈逐年升高的趋势,且对患者视功能损害严重,已有的诊断和治疗方法尚存在一定的缺陷[7-8]。如何利用现代新兴的科技方法和手段对 PCV 的发病机制进行深入研究,寻找新的诊断标志物和药物新靶点,完善诊疗措施,为提高患者生活质量,是眼科尚待解决的一个难题。蛋白质组学可从蛋白分子水平筛选、分离、鉴定与疾病相关的特异性表达蛋白表达及活动规律,有助于深入探索疾病发生机制,便于早期诊断、病情监测、药物研发和预后评估,提高临床诊疗水平[9-10],广泛地应用于肿瘤标志物的筛选[11]。故本研究采用蛋白质组学技术用于初步筛选PCV血清特异性蛋白,探讨其可行性。
本研究采用AAH-BLG-507 蛋白芯片全面分析 PCV 的蛋白表达水平,结果显示有差异性表达的因子有 79 个,主要包括细胞因子及其受体如白细胞介素类、TNF 及 TNF 超家族等;趋化因子及其受体如 CXCL11、CCL22、CCR5 等;胞外基质蛋白/基质金属蛋白酶及其抑制剂如细胞间黏附因子 1(intercellular celladhesion molecule 1, ICAM 1)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9, MMP-9)及组织金属蛋白酶抑制剂-1(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases-1, TIMP-1)等;生长因子及新生血管相关因子如表皮生长因子(Epidermal Growth Factor, EGF)、VEGF等四大类。
有研究发现VEGF 在 PCV 患者体内明显增高,给予玻璃体腔注射抗VEGF 药物有一定的疗效[12-13]。本研究蛋白芯片的结果中血管生长因子在 PCV 患者外周血中也是呈上升趋势,进一步证实 VEGF 参与了 PCV 新生血管形成。有学者通过研究对照组、AMD患者及 PCV 患者血清中几种 MMPs 的浓度,发现 PCV 患者血清 MMP-2 和 MMP-9明显升高[14]。本研究蛋白芯片检测结果也显示 PCV 患者血清中 MMPs 表达升高,也佐证了 PCV 的形成可能与 MMPs 相关。有发现某些细胞因子和趋化因子在 PCV 发病过程中眼局部会发生动态变化 [12,15],而关于 PCV 患者外周血中细胞因子及趋化因子的研究,国内外罕有相关文献报道。
因此,我们还需继续扩大样本应用液相芯片等技术对 AAH-BLG-507 蛋白芯片中有差异性表达的细胞因子、趋化因子等进行探寻和验证,以期对 PCV 的发生机制有进一步研究和认识。
综上所述,蛋白芯片技术是一种快速、简便的高通量蛋白质组研究方法,可为 PCV 研究提供新的研究策略。