《Pediatric Research》：Aptamer-based proteomics in pediatric patients with severe traumatic brain injury: a pilot study
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为解决儿童严重创伤性脑损伤（sTBI）生物学机制复杂、预后评估指标有限的问题，研究人员通过前瞻性队列研究，采用适体（aptamer）蛋白组学技术系统分析了患儿伤后24/72小时的血浆蛋白动态变化。研究发现634种蛋白呈显著时相性改变，年龄是重要影响因素，并构建了与出院时及3个月后神经功能结局（GOS–E Peds评分）高度相关的预测模型（R2分别达0.84与0.88）。该研究为sTBI的分子分型与精准预后评估提供了新见解。
对于孩子来说，一次严重的头部撞击可能意味着生命的转折。儿童严重创伤性脑损伤（sTBI）是导致儿童死亡和长期残疾的主要原因之一，但其背后复杂的生物学变化如同一片尚未完全探明的迷雾。临床上，医生们主要依靠格拉斯哥昏迷评分（GCS）等检查来判断伤势，然而，这些指标有时并不能精准预测孩子的恢复情况。一个令人困惑的现象是，即使初始评分很低，部分孩子最终仍能获得不错的恢复。这种不确定性给家庭带来了巨大的焦虑，也给医生的治疗决策带来了挑战。因此，医学界亟需找到更客观、更可靠的生物“信号”，来深入解读大脑损伤后的内部动态，并更准确地预测孩子的恢复前景。
为了揭开这层迷雾，一个由华盛顿大学圣路易斯分校等机构的研究团队开展了一项前瞻性的先导研究。他们想知道：在严重脑损伤后的急性期，孩子们血液中的蛋白质世界究竟发生了怎样的动态变化？这些变化是否与短期内的神经功能恢复有关？他们的研究成果发表在了《Pediatric Research》期刊上。
研究者们运用了几项关键技术来回答这些问题。他们招募了24名sTBI患儿和4名健康儿童作为对照，在患儿受伤后24小时和72小时两个关键时间点采集血浆样本。核心的分析技术是适体（aptamer）蛋白组学平台（SomaScan Assay 1.3K），这种技术能够同时高灵敏度地检测多达1297种蛋白质，克服了传统方法通量低的限制。通过对海量蛋白质数据进行主成分分析（PCA）、差异表达分析和通路富集分析，并结合患儿出院时及伤后3个月的扩展版儿童格拉斯哥结局量表（GOS–E Peds）评分，研究团队系统地描绘了蛋白质谱的演变轨迹及其与临床结局的关联。
患者特征
研究最终分析了24名sTBI患儿和4名对照儿童的样本。患儿中位年龄为13.1岁，大部分因机动车碰撞受伤。所有患儿均存活，但有3人在3个月随访时失访。
儿童sTBI患者与对照者的血浆蛋白组学分析
主成分分析显示，sTBI患者与健康对照者的蛋白质谱存在分离，且这种分离在伤后72小时最为明显。统计分析发现，在影响蛋白质谱变异性的因素中，伤后采样时间点的影响最大，其次是患者的年龄，而格拉斯哥昏迷评分（GCS）等因素的贡献相对较小。这提示年龄是解读儿童sTBI蛋白质反应时需要考虑的关键变量。
与年龄相关的蛋白质组学变化
研究证实了年龄对蛋白质谱的显著影响。在伤后24小时，有51种蛋白质与年龄显著相关；在72小时，有32种蛋白质与年龄相关。这些蛋白质涉及血管内皮、神经营养信号、突触成熟、免疫趋化、细胞外基质更新等与大脑发育和功能密切相关的通路。
不同时间点的差异表达蛋白
差异表达分析共识别出634种独特的蛋白质在sTBI患者与对照之间或不同时间点之间发生显著变化。与健康对照相比，在24小时有161种蛋白差异表达，72小时有231种。而通过对同一患者伤后72小时与24小时的样本进行配对比较，发现了多达548种差异表达蛋白，凸显了蛋白质反应的强烈时序动态性。
一些经典的脑损伤生物标志物显示出独特的时相模式：胶质纤维酸性蛋白（GFAP）在24和72小时均显著升高；神经元特异性烯醇化酶（NSE）在24小时升高，72小时下降；而脑源性神经营养因子（BDNF）在两个时间点均呈现降低。
生物学主题富集
通过生物信息学工具分析差异蛋白的功能，研究揭示了不同时间点被激活或抑制的关键生物学过程。伤后24小时，“胶质纤维酸性蛋白”信号显著上调，提示星形胶质细胞激活；“脑积水相关信号”上调，表明早期脑脊液动力学紊乱；“犬尿氨酸3-单加氧酶活性”上调，反映了神经毒性代谢物产生增加。而“神经原纤维缠结相关信号”和“脑脊液分泌细胞信号”则被下调，意味着细胞骨架完整性和脑脊液生成相关通路受到抑制。系统性方面，“血栓性血小板减少性紫癜”相关主题上调，提示早期内皮功能障碍。
到了伤后72小时，蛋白质谱转向反映神经修复的迹象：“神经营养因子原肌球蛋白受体激酶A（TRKA）受体活性”上调，表明神经营养信号重新激活。然而，一些关键的大脑特异性通路，如“脑源性神经营养因子”信号、“神经细胞黏附分子（NCAM）信号促进神经突生长”和“神经原纤维缠结”相关信号，仍持续下调，提示在亚急性期，支持神经元存活、突触组织和细胞骨架结构的信号仍受到抑制。
与损伤严重程度和结局相关的蛋白质生物标志物
研究构建了多元回归模型来探索蛋白质谱与神经功能结局的关系。一个包含伤后72小时测量的6种蛋白质（包括Testican-1/SPOCK1、Neurexin-3/NRXN3等）的模型，能够高度准确地预测患儿出院时的GOS–E Peds评分（R2 = 0.8351）。
另一个基于伤后24小时5种蛋白质（包括PILRα相关神经蛋白/PIANP、天然细胞毒性触发受体1/NCR1等）的模型，则能强有力地预测伤后3个月的功能结局（R2 = 0.8772）。这些蛋白质中，部分与前述富集的生物学通路相关联，强化了其机制上的相关性。
研究结论与意义
这项先导研究证明了应用适体蛋白组学技术描绘儿童sTBI后动态分子响应的可行性和生物学有效性。研究发现，在伤后72小时内，大脑特异性和系统性的信号通路均发生了明显的时序性转变，并且患者的年龄是导致蛋白质组变异的重要因素。
研究的重要意义在于：首先，它突破了传统单一或少数生物标志物研究的局限，通过高通量技术提供了更全面的分子图谱。其次，研究强调了时间动态和年龄分层在解读儿童脑损伤生物学中的关键作用，这为未来建立年龄特异性的参考标准提供了依据。再者，研究所识别出的与短期预后高度相关的多蛋白组合，展现了利用复合生物标志物面板进行风险分层和预后预测的潜力。最后，这项研究为未来在儿科神经重症监护领域发展基于分子表型的精准医疗方法奠定了概念验证基础。尽管存在样本量小、单中心等局限性，但这项研究无疑为深入理解儿童严重脑损伤的复杂生物学、并最终实现更个体化的治疗与护理打开了一扇新的窗口。
