《Molecular & Cellular Proteomics》：Urine proteomics as a source of biological information and outcome predictor in living kidney transplantation
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为应对肾移植术后监测手段有创且局限性大、缺乏有效非侵入性生物标志物的临床挑战，研究人员对活体肾移植供受者的尿液进行了蛋白质组学分析。研究发现，移植后尿液蛋白质组发生显著变化，并鉴定出包括ORM2、IL1RAP、APP、FABP4等在内的12个与移植后肾功能（eGFR）和感染风险相关的潜在生物标志物。该研究为理解肾移植生物学过程、实现无创监测和个体化预后预测提供了新见解和新工具。
对于无数终末期肾病患者而言，肾移植是摆脱透析、重获新生的希望。它不仅能显著提高患者生存率与生活质量，在经济学上也更具优势。然而，移植后的道路并非一片坦途。移植肾脏的寿命有限，排斥反应、感染、肾功能进行性下降等并发症时刻威胁着“新肾脏”的存活。更棘手的是，目前临床上监测这些并发症的“金标准”——肾穿刺活检，是一种有创操作，存在出血、损伤器官等风险，且因操作不便，通常只在肾功能出现明显异常时才进行，难以实现早期预警。常用的非侵入性指标，如血清肌酐、估算肾小球滤过率（eGFR）等，往往在损伤已相当严重时才有变化，且特异性不足。临床医生们急需一双“慧眼”，能在损伤发生早期、甚至发生前，就识别出哪些患者面临更高的风险，从而实现更精准的个体化管理。尿液，作为流经肾脏所有细胞的“液体活检”样本，因其无创、易获取的特性，成为了寻找答案的理想突破口。
为了探寻尿液中的秘密，来自德国科隆大学医院等机构的研究团队开展了一项深入探索。他们聚焦于活体肾移植，收集了供者在移植前、受者在移植后4周和1年的尿液样本。研究团队运用质谱技术和无标记定量蛋白质组学方法，对总共106份尿液样本进行了全面分析，旨在描绘肾移植过程中尿液蛋白质组的动态变化图谱，并从中挖掘能够预测移植结局的潜在生物标志物。相关研究成果已发表在学术期刊上。
为开展此项研究，研究人员主要运用了以下几项关键技术：1. 队列样本收集：在2014至2019年间，招募了70例肾移植（69例活体，1例遗体）的供者与受者，并在一独立验证队列（2014-2025年）中进一步验证发现。2. 蛋白质组学数据获取：使用配备FAIMS的Orbitrap Exploris 480质谱仪，结合Evosep One液相系统，采用数据非依赖采集（DIA）模式对尿液蛋白质组进行高通量分析。3. 生物信息学与统计分析：利用DIA-NN软件进行数据处理和蛋白质定量，并运用R语言进行主成分分析（PCA）、层次聚类、基因本体（GO）富集分析、KEGG通路富集分析，以及采用留一法交叉验证的线性和逻辑回归模型来关联蛋白质丰度与临床结局。
研究结果揭示了肾移植过程中尿液蛋白质组的深刻变化及其预测潜力。
临床特征与样本采集
研究共分析了70例肾移植（主要为活体捐赠）相关的106份尿液样本。供者平均年龄56岁，受者平均年龄48岁。移植后第一年，发生了17例排斥反应和21例感染事件。肾功能在移植后一至两年内保持相对稳定。
全局蛋白质组谱分析及基线特征影响
主成分分析显示，供者的尿液蛋白质组与受者（无论是移植后4周还是1年）的蛋白质组存在明显分离，形成了不同的聚类。这一发现表明，移植这一事件本身对尿液蛋白质组成产生了根本性、全局性的影响。相比之下，性别、是否进行过预先透析、捐赠类型、年龄、基线肾功能等临床基线特征，并未在蛋白质组层面导致明显的聚类差异，凸显了“移植时间点”是驱动蛋白质组变化的最强因素。
不同时间点差异蛋白丰度的深入分析揭示了运输机制、炎症、细胞死亡和NF-κB信号的变化
对每个时间点最丰富的20种蛋白质进行比较发现，55%的蛋白质（如Uromodulin (UMOD)、Albumin (ALB)）在所有时间点都持续存在。然而，层次聚类分析清楚显示，供者样本的蛋白质丰度模式与移植后受者样本截然不同。例如，表皮生长因子（EGF）、角蛋白1（KRT1）等蛋白主要在供者样本中高丰度存在；而视黄醇结合蛋白4（RBP4）、血清类粘蛋白1/2（ORM1/2）等则在移植后的受者样本中显著富集。基因本体（GO）分析发现，移植后涉及急性炎症反应、防御反应、免疫球蛋白结合等生物学过程的相关蛋白显著富集。KEGG通路分析进一步指出，在移植后4周，补体和凝血级联、肾素-血管紧张素系统、溶酶体、糖酵解/糖异生等通路发生了显著变化；到移植后1年，细胞粘附分子和细胞外基质-受体相互作用通路也变得活跃。
识别预测移植结局的蛋白标志物
这是本研究的核心目标。研究人员将蛋白质丰度数据与临床结局（移植后1年及2年的eGFR、排斥反应、感染事件）进行关联分析。通过回归模型筛选，并经过基线临床参数校正后，鉴定出一系列具有独立预测价值的潜在生物标志物。
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预测移植后1年肾功能的供者来源标志物：在移植前（供者）尿液中，白细胞介素1受体辅助蛋白（IL1RAP）、血清类粘蛋白2（ORM2）、淀粉样蛋白前体蛋白（APP）、脂肪酸结合蛋白4（FABP4）等11种蛋白质的水平，与移植后1年的eGFR显著相关。例如，ORM2在移植后受者尿液中富集，但其在移植前的低水平与1年后较差的肾功能相关。
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预测移植后感染的早期标志物：移植后4周尿液中结合珠蛋白（HP）的水平降低，可独立预测移植后第一年内发生感染的风险增加。
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预测肾功能的移植后早期标志物：移植后4周尿液中碳酸酐酶1（CA1）和FABP4的水平，与1年后的eGFR独立相关。移植后1年尿液中的脂联素（ADIPOQ）则与2年后的eGFR相关。
研究结论与讨论强调了尿液蛋白质组学在肾移植领域的巨大应用前景。
本研究系统描绘了活体肾移植过程中尿液蛋白质组的动态演变，证实移植时间是驱动蛋白质组变化的最主要因素，其影响远超多数基线临床特征。研究不仅揭示了移植后涉及炎症、免疫反应、补体激活、代谢重编程和组织重塑等一系列关键生物学过程的激活，更重要的是，成功地从供者移植前和受者移植后的尿液中，鉴定出12个与未来肾功能（eGFR）和感染风险显著相关的潜在蛋白质生物标志物。
这项研究的意义重大。首先，它证明了无创的尿液蛋白质组学能够深度揭示肾移植的复杂生物学过程，为理解移植物适应、损伤与修复提供了分子层面的新见解。其次，它向前迈出了关键一步，展示了利用尿液蛋白质组在移植前（供者）和移植后早期预测个体化临床结局的可行性。这为开发新型非侵入性监测工具奠定了坚实基础。未来，这些标志物经过更大规模队列的验证后，有望整合到临床决策支持系统中，帮助医生更早识别高危患者，从而加强监测、及时干预，同时避免对低危患者进行不必要的侵入性检查，真正实现肾移植术后管理的精准化和个性化。尽管本研究主要针对活体肾移植，但其研究策略和发现的标志物对于预后通常更差、异质性更大的遗体肾移植具有重要的借鉴和转化价值，为改善所有肾移植受者的长期预后带来了新的希望。
