循環(huán)蛋白質(zhì)組與癌癥風(fēng)險(xiǎn):一項(xiàng)納入26項(xiàng)前瞻性研究及遺傳學(xué)驗(yàn)證的系統(tǒng)綜述與薈萃分析
《Drug Resistance Updates》:The circulating proteome and cancer risk: a systematic literature review and meta-analysis of 26 prospective studies with genetic validation
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本刊推薦:為解決循環(huán)蛋白質(zhì)在癌癥病因?qū)W中的作用尚不明確的問題,研究人員開展了針對(duì)26項(xiàng)前瞻性研究的系統(tǒng)綜述與薈萃分析,整合了觀察性與遺傳學(xué)證據(jù)(如孟德爾隨機(jī)化MR)。結(jié)果顯示,在3448項(xiàng)薈萃分析中鑒定出216個(gè)蛋白質(zhì)-癌癥關(guān)聯(lián)(如CEACAM5與肺癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)),其中131個(gè)為首次發(fā)現(xiàn);遺傳學(xué)證據(jù)支持了39個(gè)關(guān)聯(lián)的病因?qū)W作用。該研究為癌癥的早期檢測(cè)、預(yù)防及治療靶點(diǎn)提供了重要見解。
癌癥是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡和疾病負(fù)擔(dān)的主要原因之一。據(jù)估計(jì),2022年有約2000萬(wàn)新發(fā)癌癥病例和970萬(wàn)死亡病例。世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè),到2050年,癌癥負(fù)擔(dān)將增加77%,每年新發(fā)病例將超過3500萬(wàn)。盡管目前臨床實(shí)踐中使用一些循環(huán)蛋白質(zhì)檢測(cè)來輔助癌癥篩查,例如前列腺特異性抗原(PSA)、癌抗原125(CA125)和癌胚抗原(CEA),但僅有不到20%的癌癥擁有可靠的生物標(biāo)志物用于早期檢測(cè)。因此,深入理解癌癥的病因?qū)W,并發(fā)現(xiàn)新的基于蛋白質(zhì)的生物標(biāo)志物,對(duì)于癌癥的預(yù)防和早期發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。
循環(huán)蛋白質(zhì)水平反映了人體的多種生物學(xué)過程,包括細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、失調(diào)和凋亡。既往研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些蛋白質(zhì)在癌癥病因?qū)W中的作用,例如胰島素樣生長(zhǎng)因子I(IGF-I)與乳腺癌、結(jié)直腸癌和前列腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),而微精蛋白-β(MSMB)的水平與前列腺癌風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)。然而,大多數(shù)循環(huán)蛋白質(zhì)與癌癥風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)仍屬未知。
近年來,隨著多重蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展,研究人員能夠同時(shí)測(cè)量數(shù)千種蛋白質(zhì),從而加速了前瞻性蛋白質(zhì)組學(xué)研究的進(jìn)展。過去五年間,相關(guān)發(fā)表數(shù)據(jù)迅速增加,但證據(jù)現(xiàn)狀仍不清晰:大多數(shù)研究聚焦于單一癌種,樣本量有限,且很少整合遺傳學(xué)驗(yàn)證。為了填補(bǔ)這些知識(shí)空白,本研究旨在系統(tǒng)性地評(píng)估十種常見癌癥與循環(huán)蛋白質(zhì)之間的關(guān)聯(lián),并整合觀察性與遺傳學(xué)證據(jù),以期為癌癥病因?qū)W推斷、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和早期檢測(cè)提供支持。
為了回答上述問題,研究人員在《Drug Resistance Updates》上發(fā)表了題為“The circulating proteome and cancer risk: a systematic literature review and meta-analysis of 26 prospective studies with genetic validation”的論文。該研究對(duì)截至2023年12月的Embase和Medline數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了系統(tǒng)檢索,并輔以參考文獻(xiàn)篩選和手動(dòng)檢索(截至2025年8月)。研究納入了使用多重蛋白質(zhì)組學(xué)面板、基線時(shí)納入未患癌成年人、并報(bào)告基線循環(huán)蛋白質(zhì)水平與 incident cancer(新發(fā)癌癥)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)的前瞻性隊(duì)列研究。基于全球發(fā)病率,研究涵蓋了食管癌、胃癌、結(jié)直腸癌、肝癌、肺癌、乳腺癌、宮頸癌、前列腺癌、膀胱癌和甲狀腺癌。研究人員進(jìn)行了外顯子蛋白質(zhì)評(píng)分(exome-protein-score)和孟德爾隨機(jī)化(Mendelian randomization, MR)分析,并整合了外顯子基因負(fù)荷(exome-gene-burden)結(jié)果,以評(píng)估蛋白質(zhì)在癌癥病因?qū)W中的作用。
在研究方法上,本研究主要采用了系統(tǒng)綜述與薈萃分析(meta-analysis)的標(biāo)準(zhǔn)流程。首先,遵循PRISMA指南進(jìn)行文獻(xiàn)檢索與篩選,由兩名評(píng)審員獨(dú)立完成。隨后,從符合條件的研究中提取研究特征、參與者特征以及多變量調(diào)整后的效應(yīng)估計(jì)值。使用紐卡斯?fàn)?渥太華量表(Newcastle–Ottawa Scale)評(píng)估觀察性研究的方法學(xué)質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)分析方面,對(duì)在兩項(xiàng)或以上研究中報(bào)告的同一蛋白質(zhì)-癌癥關(guān)聯(lián)進(jìn)行了逆方差加權(quán)(inverse variance-weighted)薈萃分析,并使用隨機(jī)效應(yīng)模型作為敏感性分析。采用Cochran Q統(tǒng)計(jì)量和I2統(tǒng)計(jì)量評(píng)估研究間的異質(zhì)性。為控制多重比較,對(duì)所有關(guān)聯(lián)進(jìn)行了錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率(False Discovery Rate, FDR)校正,將校正后p值小于0.05視為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性。此外,利用英國(guó)生物樣本庫(kù)(UK Biobank)的數(shù)據(jù),對(duì)通過FDR校正的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了順式蛋白質(zhì)數(shù)量性狀位點(diǎn)(cis-pQTL)孟德爾隨機(jī)化分析和共定位分析(colocalisation),并整合了近期一項(xiàng)大型國(guó)際薈萃分析中的外顯子基因負(fù)荷結(jié)果,以提供遺傳學(xué)證據(jù)支持。
研究結(jié)果
納入研究與特征
從4850篇初步檢索出的文章中,經(jīng)過去重、標(biāo)題摘要篩選和全文篩選,最終納入了31篇文章,代表26項(xiàng)獨(dú)特的研究。這些研究共包含84,129名參與者和14,326例癌癥病例。所有研究均使用了基線問卷和血液樣本,采用的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)包括Luminex、Olink、質(zhì)譜法、Somalogic和Linco-3-plex等,測(cè)量的獨(dú)特蛋白質(zhì)達(dá)2434種。研究主要在北美洲、亞洲和歐洲進(jìn)行,參與者以白人為主(85.3%),平均基線年齡在47.1至66.4歲之間,平均隨訪時(shí)間為1.6至12年。
蛋白質(zhì)-癌癥關(guān)聯(lián)的薈萃分析
在所有研究中,共調(diào)查了19,137個(gè)蛋白質(zhì)-癌癥關(guān)聯(lián)。研究人員對(duì)其中可能進(jìn)行合并的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了3448項(xiàng)薈萃分析。結(jié)果顯示,有560個(gè)關(guān)聯(lián)在名義上顯著(p < 0.05)。經(jīng)過FDR校正后,仍有216個(gè)蛋白質(zhì)-癌癥關(guān)聯(lián)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性,其中176個(gè)關(guān)聯(lián)表明蛋白質(zhì)水平升高會(huì)增加癌癥風(fēng)險(xiǎn),40個(gè)關(guān)聯(lián)表明蛋白質(zhì)水平升高會(huì)降低風(fēng)險(xiǎn)。值得注意的是,有131個(gè)關(guān)聯(lián)是在本次薈萃分析中才首次被發(fā)現(xiàn)達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性的。
按癌種細(xì)分:
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肺癌:在1114項(xiàng)薈萃分析中,發(fā)現(xiàn)了172個(gè)FDR顯著的關(guān)聯(lián)。例如,CEACAM5、WFDC2和CXCL17與肺癌風(fēng)險(xiǎn)呈強(qiáng)正相關(guān)(相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)RR per SD遞增分別為1.58, 1.62, 1.68),而TNR、SCF和GDF8則與風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)。
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結(jié)直腸癌:在1022項(xiàng)薈萃分析中,發(fā)現(xiàn)了27個(gè)FDR顯著的關(guān)聯(lián)。GDF15、AREG和CEACAM5與風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),而DPP4和ITGA11與風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)。
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乳腺癌:在1301項(xiàng)薈萃分析中,發(fā)現(xiàn)了14個(gè)FDR顯著的關(guān)聯(lián)。STC2、CRLF1和AREG與風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),而SIGLEC9、ICAM2等與風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)。
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胃癌:在7項(xiàng)薈萃分析中,GDF15和FGF23與風(fēng)險(xiǎn)增加顯著相關(guān)。
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前列腺癌:在2項(xiàng)薈萃分析中,REG1A與風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)。
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膀胱癌:在2項(xiàng)薈萃分析中,未發(fā)現(xiàn)顯著關(guān)聯(lián)。
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由于數(shù)據(jù)有限,無法對(duì)食管癌、肝癌、宮頸癌和甲狀腺癌進(jìn)行薈萃分析。
此外,一些蛋白質(zhì)的關(guān)聯(lián)在多個(gè)癌種中均被觀察到,例如AREG與乳腺癌、肺癌和結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)均呈正相關(guān);GDF15與胃癌、肺癌和結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)正相關(guān)。
遺傳學(xué)證據(jù)的整合
為了評(píng)估這些觀察到的關(guān)聯(lián)是否可能具有病因?qū)W意義,研究人員對(duì)216個(gè)FDR顯著的蛋白質(zhì)-癌癥關(guān)聯(lián)進(jìn)行了遺傳學(xué)分析(包括孟德爾隨機(jī)化和外顯子分析)。結(jié)果顯示,有39個(gè)關(guān)聯(lián)得到了遺傳學(xué)證據(jù)的支持。
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方向一致的證據(jù):孟德爾隨機(jī)化分析為12個(gè)蛋白質(zhì)提供了方向一致的證據(jù),例如TFF3、ADM等與結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),TIE1、ICAM4等與肺癌風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),而ITGA11與肺癌風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)。外顯子分析也為4個(gè)蛋白質(zhì)(如CEACAM5、VEGFA)與肺癌風(fēng)險(xiǎn)的正相關(guān)提供了支持。特別值得注意的是ITGA11,觀察性數(shù)據(jù)顯示其高水平與肺癌風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān),孟德爾隨機(jī)化分析結(jié)果一致,且其功能缺失(loss-of-function)變異與肺癌風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),這共同支持了ITGA11可能對(duì)肺癌具有保護(hù)作用的假設(shè)。
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方向不一致的證據(jù):也存在觀察性與遺傳學(xué)證據(jù)方向不一致的情況,例如觀察性數(shù)據(jù)顯示CEACAM5與結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),但遺傳學(xué)分析卻提示其可能降低風(fēng)險(xiǎn),這可能反映了反向因果關(guān)系或其他混雜因素的存在。
研究結(jié)論與意義
本研究系統(tǒng)性地回顧和整合了當(dāng)前關(guān)于循環(huán)蛋白質(zhì)組與十種常見癌癥風(fēng)險(xiǎn)的前瞻性研究證據(jù)。通過對(duì)26項(xiàng)研究、超過8萬(wàn)名參與者數(shù)據(jù)的薈萃分析,鑒定出216個(gè)顯著的蛋白質(zhì)-癌癥關(guān)聯(lián),其中131個(gè)為首次在合并分析中發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步的遺傳學(xué)驗(yàn)證為39個(gè)關(guān)聯(lián)提供了支持,提示這些蛋白質(zhì)(如ITGA11與肺癌)可能在癌癥病因?qū)W中扮演重要角色,而非僅僅是癌癥發(fā)生后的結(jié)果標(biāo)志物。
該研究的發(fā)現(xiàn)具有多重重要意義。首先,它揭示了循環(huán)蛋白質(zhì)作為癌癥風(fēng)險(xiǎn)生物標(biāo)志物的巨大潛力,為癌癥的早期檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供了新的候選靶點(diǎn)(如CEACAM5、GDF15)。其次,通過整合遺傳學(xué)證據(jù),研究有助于區(qū)分哪些蛋白質(zhì)關(guān)聯(lián)更可能反映因果關(guān)系,為理解癌癥發(fā)病機(jī)制和識(shí)別潛在的干預(yù)靶點(diǎn)提供了重要線索。第三,研究強(qiáng)調(diào)了當(dāng)前蛋白質(zhì)組學(xué)癌癥研究領(lǐng)域存在的重要局限性與挑戰(zhàn),特別是研究人群缺乏多樣性(主要基于白人群體)以及對(duì)于某些高發(fā)癌種(如食管癌、肝癌、宮頸癌)的數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足,這限制了研究結(jié)果的普適性,并可能加劇全球健康不平等。
綜上所述,這項(xiàng)大規(guī)模的系統(tǒng)綜述和薈萃分析為循環(huán)蛋白質(zhì)在癌癥風(fēng)險(xiǎn)中的作用提供了迄今為止最全面的證據(jù)圖譜。研究結(jié)果凸顯了開展大規(guī)模、長(zhǎng)期、多樣化的前瞻性蛋白質(zhì)組學(xué)隊(duì)列研究的迫切性,以及采用多種方法(如遺傳學(xué)驗(yàn)證)進(jìn)行證據(jù)三角驗(yàn)證的重要性,以最終實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)組學(xué)在癌癥預(yù)防、早期檢測(cè)和治療領(lǐng)域的承諾。未來的研究應(yīng)致力于在更多樣化的人群和更廣泛的癌種中驗(yàn)證這些發(fā)現(xiàn),并推動(dòng)有前景的生物標(biāo)志物向可臨床應(yīng)用的檢測(cè)方法轉(zhuǎn)化。