抗体芯片 “慧眼识标”:VSIG4 成狼疮肾炎诊断与病理评估新突破
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引言

     

狼疮肾炎(LN)作为系统性红斑狼疮(SLE)最严重的器官并发症之一,是慢性肾脏病(CKD)的重要诱因,其传统诊断手段存在显著局限:尿检指标难反映病理活动,肾活检作为有创 “金标准” 易致肾损伤且无法动态监测。开发微创、高特异性的血清生物标志物,成为 LN 临床研究的核心需求。抗体芯片技术原理是基于特异性抗体-抗原结合进行高通量蛋白检测。

         

抗体芯片技术依托抗原 - 抗体特异性结合原理,可在微升级血清样本中同步检测数十至数百种蛋白,兼具高通量、高敏感性与样本经济性优势,为 LN 生物标志物初筛提供理想解决方案。2023 年 9 月,美国休斯顿大学 Tianfu Wu 教授团队在《Arthritis & Rheumatology》(IF:13.3)发表的研究中,以抗体芯片为核心工具,成功发现 V-set 含免疫球蛋白结构域蛋白 4(VSIG4)可作为 LN 及肾脏病理活动的新型血清标志物,为 LN 无创诊疗提供新方向。
                    

一、研究基础:LN 诊断困境与抗体芯片技术适配性

    

1.1 LN 临床诊断的核心痛点

约 50%-60% SLE 患者会出现 LN,病理以免疫复合物沉积引发的肾炎症为主,临床表现为蛋白尿、肾功能下降。传统诊断依赖两类指标:功能性指标(如血清肌酐)仅反映肾损伤结果,无法早期提示病理活动;肾活检虽精准,但有创且不适用于动态监测。此外,anti-dsDNA 抗体、补体 C3/C4 等传统指标特异性不足,与肾脏病理活动相关性弱,难以指导治疗调整。
    

1.2 抗体芯片技术的独特优势

基于体液的生物标志物具有微创、可重复检测的优势,但传统单指标筛选效率低。抗体芯片可同步定量多种蛋白,单次实验覆盖数十种靶点,检测限达 pg/mL 级别,且仅需微升级血清,完美适配 LN 血清标志物的高通量初筛需求,能快速从复杂蛋白组中锁定潜在靶点。
   

二、抗体芯片初筛:锁定 VSIG4 等候选标志物

    

2.1 初筛实验设计

研究团队构建小样本初筛队列:4 例活动性 LN 患者与 4 例年龄、性别、种族匹配的健康对照,采用覆盖 40 种高丰度血清蛋白(涉及免疫调节、炎症反应)的抗体芯片检测,通过 t 检验比较两组蛋白表达差异。
      

2.2 初筛结果

(图1A所示)分析显示两组蛋白表达谱差异显著,使用热图(图1B)对8名受试者血清中40个血清蛋白的表达水平进行分析和可视化(图1B),统计学结果表明:13 种蛋白(图1C中红色部分)在活动性 LN 患者血清中显著升高(P<0.05),2 种蛋白(HSPG2、PRSS1)显著降低;其中 VSIG4 上调幅度最大(较健康对照高 11.33 倍),且经蛋白质相互作用网络分析(Cyto-Hubba 工具),其为连接度最高的 “枢纽基因”(图1D结合文献回顾,排除 MRC1、PRTN3 等已知 LN 相关蛋白后,研究团队将 VSIG4、SPARCL1、CTSZ 等 8 种未报道蛋白列为后续验证靶点。
 
   图1 定量抗体阵列对差异表达蛋白进行鉴定
                   

三、ELISA 验证与机器学习:确定核心标志物

     

3.1 扩大队列 ELISA 验证

构建 81 人验证队列(34 例活动性 LN、12 例非活动性 LN、13 例 CKD 对照、22 例健康对照),图2A所示,ELISA 结果显示:VSIG4、CPA1 等 6 种蛋白在 LN 患者血清中显著高于健康对照;VSIG4、SPARCL1 可区分 LN 与 CKD 对照;VSIG4、CTSZ、SPARCL1、MCAM 在活动期与非活动期 LN 间差异显著,提示与疾病活动度相关。
     

3.2 机器学习排序标志物优先级

以 46 例 LN 患者与 22 例健康对照的 8 种蛋白水平为特征,构建随机森林分类模型,300 次迭代后中位 AUC 达 0.90图2B;通过 “树重要性” 与 “排列重要性” 评分,图2C所示,VSIG4、SPARCL1、CTSZ 排名前三,最终确定这 3 种蛋白进入确认实验。
 
图2 ELISA对LN患者8种差异表达蛋白的验证
     
     

四、VSIG4 诊断效能与病理相关性:多维度验证

    

4.1 大样本队列诊断效能评估

155 人确认队列(65 例活动性 LN、35 例非活动性 LN、13 例 CKD 对照、42 例健康对照)图3A的 ROC 曲线分析显示图3B:VSIG4 区分 LN 与健康对照的 AUC 达 0.93,区分活动期与非活动期 LN 的 AUC 为 0.79,均优于 SPARCL1、CTSZ 及传统指标(anti-dsDNA AUC=0.70、C3 AUC=0.70、C4 AUC=0.57);SPARCL1 区分 LN 与 CKD 对照的 AUC 为 0.85,表现最佳。
 
图3 LN患者三个潜在的新的生物标志物
    
                  

4.2 VSIG4 病理定位与临床关联

免疫组化显示:IV 级 LN 患者肾小球、肾小管中 VSIG4 表达显著高于健康对照,提示其参与肾脏局部炎症;相关性分析表明:血清 VSIG4 水平与 SLEDAI、rSLEDAI、尿蛋白定量等临床指标,及肾脏病理活动指数(AI)、毛细血管内皮增生等病理指标均呈显著正相关(P<0.01),证实其可反映肾脏病理活动度。
                      

五、技术展望与结论

     

该研究证实抗体芯片在 LN 标志物发现中的核心价值:通过 “初筛 - 验证 - 功能分析” 链条,高效锁定 VSIG4 这一核心标志物。未来,随着抗体芯片通量与灵敏度提升,结合多组学技术,有望开发多标志物联合检测面板,推动 LN 无创精准诊疗。抗体芯片技术服务, 提供专业的抗体芯片技术服务,助力科研发现
综上,抗体芯片技术为自身免疫性疾病标志物研究提供关键工具,VSIG4 的发现为 LN 诊断与病理评估带来新突破,为临床诊疗与基础研究提供重要参考。
               

                      

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