隨著精準醫學的不斷發展，高特異性、非侵入性獲取的疾病生物標志物鑒定對復雜疾病的早期診斷、分型及機制研究至關重要。
以系統性蛋白質組學為核心驅動的標志物篩選策略，通過整合蛋白質組學、生物信息學挖掘、大樣本臨床驗證及分子機制實驗，運用大規模篩查能力挖掘新靶點，能夠闡明標志物的生物學功能及參與疾病的分子路徑，提升研究深度與臨床價值。
系統性紅斑狼瘡（SLE）是一種常見的慢性自身免疫性疾病，常累及多個器官，包括腎臟，高達60%的患者會發展為狼瘡性腎炎（LN）。LN是其中最常見的一種 SLE的嚴重臨床表現與預后不良相關。盡管在臨床實踐中一直使用免疫抑制劑和靶向生物制劑，仍有10-20%的患者 在診斷后5年內進展為終末期腎病（ESRD）。因此，探索LN發病機制和尋找新的治療靶點至關重要。
2025年4日，鄭州大學第一附屬醫院，在Lupus science and medicine雜志上發表了題為“Proteomics uncovers ICAM2 (CD102) as a novel serum biomarker of proliferative lupus nephritis”的文章，本研究旨在通過血清蛋白質組學鑒定狼瘡性腎炎（LN）的新非侵入性生物標志物。
血清、腎臟、細胞
蛋白質組學、ELISA、WB
技術路線圖
1.LN血清蛋白組
LN患者（n=40）和HCs（n=40）的血清樣本用于定量蛋白質組學分析。蛋白質組學分析顯示兩者之間存在顯著的空間分離（圖1A)。與HC相比，發現了123種差異表達蛋白（DEPs），這些蛋白在LN患者中表現出顯著變化（圖1B）。PPI網絡分析獲得了20個與LN相關的DEP中心節點，包括VCAM1、SELL、NCAM1、ICAM2、CD44、TIMP1、THBS1、FCGR3A、TFRC、SPARC、HLA-A、ORM1、CST3、VWF、APP、CRP、LYZ 、B2M、TGFB1和IGF1（圖1C、D）。其中，VCAM1、SELL、FCGR3A和TGFB1已被證明參與LN的發病機制，從而驗證了數據的有效性。通路富集分析顯示，中心DEP在炎癥反應、細胞活化正向調節、SA MMP細胞因子連接、補體系統、細胞粘附分子、JAK/STAT信號通路等功能中富集（圖1E)。機器學習算法RFA分析得到ICAM2、TIMP1和THBS1成為前三名候選標志物（圖1F)。
圖1 LN血清蛋白組
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2.獨立患者隊列蛋白質驗證
一個獨立的n=80受試者隊列（HC=30，LN=50）用于ELISA驗證。與HC組相比，LN組的血清ICAM2和TIMP1顯著上調，THBS1顯著下調（圖2A?C)。ROC曲線（圖2D)表明ICAM2在區分LN和HC（AUC=0.92）時具有最高的曲線下面積（AUC）值， ICAM2、TIMP1和THBS1的聯合診斷可達到0.98，隨后進行Spearman相關分析，以確定血清蛋白水平是否與各種臨床參數相關。如圖2所示。ICAM2與活動指數（AI）、蛋白尿、白蛋白和抗dsDNA抗體水平顯著相關（圖2E?I），且血清ICAM2與C3（圖2G)和C4（圖2K)呈強相關性。TIMP1和THBS1與LN的蛋白尿呈相關性。
圖2 ELISA驗證三種血清生物標志物及其與臨床指標的相關性
3.血清ICAM2水平可鑒別腎臟組織學
為了探討這些生物標志物是否反映了腎活檢的病理類別，作者進一步探索了不同LN類別的血清ICAM2水平是否有所不同。根據病理學分析，進一步將LN患者分為LN III（±V）、LN IV（±V）和LN V。活檢分析顯示，與HCs相比，每種LN類別的血清ICAM2水平均升高（圖3A)。PLN患者的ICAM2水平顯著升高，尤其是在LN IV（±V）患者中。在區分PLN與非增生性疾病方面，優于常規參數，包括C3、C4和抗dsDNA抗體（圖3B)。鑒于血清ICAM2顯著升高 與非PLN患者相比，作者研究了其與特定病理特征的相關性。如圖3所示，血清ICAM2與 毛細血管內細胞增多、透明質酸沉積和間質炎癥（圖3C-H）。
圖3 狼瘡性腎炎（LN）類別的血清ICAM2水平及其與腎臟組織學的關系
4.LN中腎組織內ICAM2的表達
為了確定ICAM2在腎組織中的位置，對13個LN腎活檢標本（PLN=8，MLN=5）進行了ICAM2的免疫組化染色，并與5個癌旁對照標本進行了比較 結果表明，與癌旁對照組相比，ICAM2表達主要在腎小球中升高。特別是，ICAM2在PLN的腎小球中顯著表達。在MLN和癌旁對照組中，ICAM2的陽性表達很少見（圖4A)。從Nephroseq數據庫中提取數據，進一步檢查健康人腎組織中的ICAM2表達。在LN腎臟中也觀察到ICAM2表達升高，與上述分析一致（圖4B、C）。
圖4 狼瘡性腎炎（LN）腎臟組織中ICAM2的表達
5.ICAM2通過PI3K/Akt途徑導致LN腎小球內皮細胞損傷
為了研究ICAM2蛋白在LN中的作用和機制，作者采用免疫熒光檢測了LN患者腎小球中ICAM2蛋白的表達。結果表明 ICAM2與CD31共定位顯著增加（圖5A)。進一步用LN患者血清提取的IgG刺激體外腎小球內皮細胞。結果表明 ，與處理組和健康血清IgG刺激組相比，IgG-LN刺激組表現出ICAM2表達升高，并伴有內皮細胞損傷標志物VCAM1的增加（圖5B、C）。先前的研究報告稱VCAM-1蛋白主要在活化的內皮細胞中表達，從而引發內皮細胞損傷。隨后，使用siRNA轉染敲低ICAM2表達，以探討ICAM2在HRGEC損傷中的作用。Western blotting（WB）分析顯示，敲低ICAM2表達可檢測HRGECs中VCAM1的表達（圖5D-F）。
先前的研究表明，ICAM2參與了PI3K/Akt通路的激活，從而促進細胞增殖和遷移。WB結果表明，IgG-LN刺激組表現出PI3K/Akt信號通路的激活，p-PI3K a表達增加 p-Akt。當ICAM2表達被敲低時，p-PI3K和p-Akt的表達降低（圖5G-K）。這些發現表明，ICAM2通過激活PI3K/ Akt通路，導致LN腎小球內皮細胞損傷。
圖5 ICAM2通過PI3K/Akt途徑促進LN腎小球內皮細胞損傷
本研究表明，ICAM2（CD102）可能作為反映腎臟病理學活性的增生性LN的潛在血清生物標志物，可能通過PI3K/Akt通路促進LN的進展。
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排版：野凌
審核：三黍生物企宣部
