人工智能辅助蛋白质组学分析揭示眼睛衰老、疾病的生物标志物

2023-10-30 15:42 · 生物探索

导语：新的研究表明，研究人员有可能利用眼液细胞中的蛋白质和基因表达模式更好地了解眼睛衰老和疾病，包括神经退行性、代谢或自身免疫性疾病对眼睛的影响。 10月19日，来自斯

导语：新的研究表明，研究人员有可能利用眼液细胞中的蛋白质和基因表达模式更好地了解眼睛衰老和疾病，包括神经退行性、代谢或自身免疫性疾病对眼睛的影响。

10月19日，来自斯坦福大学、奥尔胡斯大学等地的研究人员在《细胞》杂志上提出了一种蛋白质组时钟方法，利用蛋白质组分析和眼液样本的人工智能建模来跟踪衰老、眼部疾病和帕金森病等疾病。

研究人员使用近7,600个蛋白质特异性适体，对120名个体在眼科手术期间收集的房水和玻璃体样本中的5,953种蛋白质进行了基于适体的蛋白质组学分析。他们还对同一样本中的 82,000多个单个细胞进行了单细胞RNA测序，以缩小衰老、健康和患病细胞类型相关的分子标记的范围。

斯坦福大学和帕洛阿尔托退伍军人事务部医疗保健系统的外科医生和眼科研究员Vinit Mahajan表示：“与过去相比，我们可以在活体的眼睛中测量到数千种更多的蛋白质。”

借助“追踪多个蛋白质起源的表达”（TEMPO）方法，研究团队确定了所发现的蛋白质来自哪些细胞，继续利用人工智能对基于液体活检的蛋白质组学和单细胞转录组学数据进行建模，记录与眼睛老化、色素性视网膜炎、帕金森病或糖尿病导致的视网膜病变相关的标记。

“TEMPO数据分析法首次向我们展示了眼睛内的哪些细胞产生了蛋白质，”Mahajan说：“利用这些信息，我们可以监测对视力至关重要的单个视网膜细胞分子的健康状况。”

图片来源：Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.09.012

例如，除了反映特定免疫、血管或神经细胞类型的蛋白质标记之外，该团队还描述了一种基于细胞类型特异性蛋白质模式的蛋白质组时钟，即一套分子标记，可以比平常更快地看到与年龄无关的增殖性糖尿病视网膜病变的分子衰老。

Mahajan说：“这种蛋白钟与其他生物钟非常不同，其他生物钟利用血液中的DNA，但无法预测特定器官的年龄。我们发现强有力的证据表明，不同的眼部疾病会加速眼睛衰老长达 30 年，这表明潜在需要‘抗衰老’疗法。”

该团队的数据还强调了帕金森病相关的视网膜退化特征，同时揭示了糖尿病视网膜病变不同阶段的不同信息细胞类型。

更广泛地说，类似的方法可能适用于与其他器官类型相关的液体样本，包括大脑、乳房、肾脏、肺、关节或囊肿，作者指出该方法有可能改变分子诊断和预后，同时揭示新的细胞疾病和衰老机制。

“通过将高分辨率蛋白质数据连接到特定细胞，我们可以开发药物并以更高的精度设计更好的临床试验，”Mahajan解释道：“我们希望研究人员能够将TEMPO在眼睛中的研究应用于其他人体器官和疾病。”