《Molecular Biomedicine》：Inflammatory protein profiling in immune cells identifies molecular signatures for enhanced diagnostic precision in psoriatic arthritis
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本期研究针对银屑病关节炎（PsA）早期诊断困难、缺乏可靠生物标志物的问题，研究人员通过Olink蛋白组学技术结合机器学习，分析了外周血单个核细胞（PBMCs）的炎症蛋白谱，成功构建并验证了一个整合了临床（ESR、斑块型银屑病）与分子（LILRB4、ADGRE2、SIGLEC10）变量的五参数诊断模型。该模型在多个队列中展现出优异的鉴别能力（AUC最高达0.98），为PsA的分子引导式诊断提供了新工具，并为理解其免疫炎症通路机制提供了新见解。
银屑病关节炎是一种慢性的炎症性肌肉骨骼疾病，与银屑病密切相关，临床表现复杂多样。然而，这种疾病的早期诊断一直是个棘手的难题。由于缺乏特异性的生物标志物，许多患者在出现关节症状后，往往要经历漫长的就诊和等待才能明确诊断，而延迟诊断可能导致不可逆的关节损伤和更差的预后。目前，临床诊断主要依赖于医生的经验和一套称为CASPAR的分类标准，但这套标准在疾病早期或临床表现不典型时，其敏感性和特异性仍不尽如人意。为了更早、更准地识别PsA，科学家们一直在寻找能客观反映疾病特征的“分子指纹”。近年来，高通量蛋白组学技术的飞速发展，让人们有望从血液中成千上万的蛋白质里，找到那些与疾病发生发展密切相关的关键“信使”。这些“信使”或许能帮助我们穿透临床表现的迷雾，直达疾病的本质。近期发表在《Molecular Biomedicine》上的一项研究，就将目光投向了免疫系统的“前线部队”——外周血单个核细胞，试图从中解码PsA的蛋白“密码”，并利用先进的计算方法，构建一个全新的诊断工具。
为了回答上述问题，研究人员开展了一项横断面研究。他们从西班牙科尔多瓦的Reina Sofía医院风湿科招募了77名PsA患者和50名有肌肉骨骼症状但无炎症性疾病的对照组个体，构成了探索队列。研究还设立了包括接受常规DMARDs治疗患者和接受生物制剂（TNFi）治疗患者的两个独立外部验证队列。研究人员从受试者血液中分离出PBMCs，使用Olink公司的PEA（邻近延伸分析）技术，对384种炎症相关蛋白进行了蛋白组学分析。随后，他们运用机器学习方法（如Boruta特征选择和惩罚逻辑回归）对海量的蛋白和临床数据进行分析，旨在识别能够区分PsA患者与对照的蛋白标志物，并构建最优的整合诊断模型。同时，还通过体外功能实验，评估了关键蛋白标志物的生物学功能。
研究结果
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无监督聚类揭示三种不同的临床表型
研究人员首先对全部样本的蛋白表达谱进行无监督聚类分析。结果显示，所有个体（包括PsA患者和症状对照）可以根据其蛋白表达模式清晰地分为三个分子簇。其中，簇1包含的PsA患者比例最高，且该簇个体具有更高的C反应蛋白（CRP）水平、更高的关节炎、斑块型银屑病、附着点炎和高血压发生率。对该簇差异表达蛋白的通路富集分析显示，与免疫炎症通路激活以及骨破坏相关的信号通路（如NF-κB、RANKL-RANK等）显著富集，这从分子层面解释了该簇为何具有更重的临床表现。
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银屑病、关节炎与全身性炎症的分子联系
通过关联性分析，研究人员分别找出了与银屑病和关节炎存在关联的差异表达蛋白。结果发现，有28个蛋白是二者共有的，15个蛋白为关节炎特有，5个为银屑病特有。通路富集分析表明，关节炎相关蛋白富集于细胞因子信号通路，银屑病相关蛋白富集于肥大细胞活化通路，而两者共有的蛋白则与中性粒细胞通路相关。此外，研究还发现有6个蛋白（包括LILRB4、FSTL3等）的表达水平与CRP水平呈显著正相关，提示它们可能与PsA的全身性炎症状态有关。
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PsA患者PBMCs的蛋白组学特征发生改变
与症状对照组相比，PsA患者的PBMCs中共有68个蛋白的表达水平发生了显著改变，其中66个上调，2个下调。这凸显了PsA患者的免疫细胞在分子层面存在广泛的异常。
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整合蛋白组学与临床数据的机器学习诊断模型
这是研究的核心成果。研究人员利用机器学习方法，筛选出对区分PsA患者与对照最具判别力的临床和分子变量。结果显示，由斑块型银屑病和血沉（ESR）构成的临床模型具有很高的鉴别能力。而由三个蛋白质——白细胞免疫球蛋白样受体B4（LILRB4）、粘附G蛋白偶联受体E2（ADGRE2）和唾液酸结合性免疫球蛋白样凝集素10（SIGLEC10）——构成的分子模型也表现出良好的区分度。最终，研究人员构建了一个整合了这五个参数（ESR、斑块型银屑病、LILRB4、ADGRE2、SIGLEC10）的诊断模型。 这个“临床-分子”组合模型在探索队列中展现了极高的诊断性能，其曲线下面积（AUC）达到0.98，敏感性为92.31%，特异性为88.89%。
更关键的是，这个模型在两个独立的外部验证队列（包括接受TNFi治疗的患者队列）中都表现出了优异且稳健的鉴别能力，AUC值分别达到0.969和0.90，证明了其良好的可推广性。
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血清刺激的PBMCs实验证实模型关键蛋白上调
为了验证这三个关键蛋白（LILRB4、ADGRE2、SIGLEC10）的生物学相关性，研究人员进行了体外功能实验。他们用PsA患者或对照者的血清刺激来自健康供体的PBMCs。结果发现，暴露于PsA患者血清的PBMCs，其LILRB4、SIGLEC10和ADGRE2的mRNA表达水平均显著上调。这一结果在转录层面证实了这三个蛋白确实在PsA相关的炎症环境中被激活，支持了将它们作为生物标志物的合理性。
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基于病程的分子差异
研究人员还比较了早期PsA（病程<5年）和已确诊PsA（病程≥5年）患者的蛋白组学特征。他们发现，两组患者存在21个差异表达蛋白。通路分析表明，早期疾病阶段的蛋白特征与更强的炎症通路激活（如I型干扰素、IL-6、TNF-α等信号）相关；而已确诊疾病则显示出与血管生成、内皮功能相关的通路（如VEGF信号通路）更为活跃。有趣的是，上述诊断模型在早期疾病患者中也表现出极高的诊断效能（AUC=0.961），这提示该模型在疾病早期识别方面具有重要应用潜力。
结论与意义
这项研究是首次在PsA患者和症状对照的PBMCs中进行大规模炎症蛋白组学分析。它不仅揭示了PsA患者PBMCs中广泛的蛋白表达失调，明确了与银屑病、关节炎等临床表现相关的特定蛋白和通路特征，更重要的是，它成功构建并验证了一个整合了临床与分子变量的、具有高准确性的诊断模型。 这个由ESR、斑块型银屑病、LILRB4、ADGRE2、SIGLEC10五个参数构成的模型，在多个独立队列中均表现出卓越的鉴别性能。研究发现，早期和已确诊的PsA具有不同的分子特征，分别偏向炎症和血管通路。此外，关键的蛋白标志物在体外实验中能被PsA血清诱导上调，为其生物学相关性提供了证据。
这项研究的核心意义在于，它为PsA，特别是早期或不典型病例的诊断，提供了一个基于分子证据的强大工具，有望弥补现有临床诊断方法的不足，推动PsA的诊断向更精准、更早期的方向迈进。研究发现的蛋白标志物和通路，也为深入理解PsA的发病机制和探索新的治疗靶点提供了重要线索。当然，研究者也指出了研究的局限性，如样本量有限、PBMCs检测在临床转化中面临挑战等，未来需要在更大规模、更多样化的队列中进一步验证，并探索在血清等更易获取的样本中检测这些标志物的可行性。总体而言，这项工作代表了利用多组学数据和人工智能方法解决风湿病学临床难题的重要一步。
