PBA单外泌体蛋白检测 | Hum Mol Genet | 肥胖与细胞外囊泡的遗传关联

Genetic and phenotypic links between obesity and extracellularvesicles

作为现今公认的细胞间通信的介质，细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）调节和参与了人类复杂性状与疾病的生理和病理过程；同时因其携带包括了脂质、蛋白质、RNA 等大量生物信息，并且广泛存在于人体体液中，已经成为了液体活检领域的新兴焦点。然而，因组织来源、形成方式等的差异，细胞外囊泡具有高度的异质性，给发现具体的疾病相关外泌体带来了挑战。

2022年3月31日，复旦大学生命科学学院、遗传工程国家重点实验室、粤港澳大湾区精准医学研究院（广州）沈侠团队联合泌码科技与爱丁堡大学在Human Molecular Genetics在线发表了题为 Genetic and phenotypic links between obesity and extracellular vesicles的文章。作为关联细胞外囊泡与人类复杂疾病的先导性研究，文章揭示了特定种类的细胞外囊泡与肥胖以及脂肪含量的表型和遗传关联，为外泌体与复杂疾病的联系提供了证据。

研究者们利用邻位编码技术（Proximity Barcoding Assay，PBA）—— 首先对相应蛋白的抗体和细胞外囊泡分别进行特异性DNA编码，将二者连接，即可通过测序高通量地获得数百万个细胞外囊泡表面膜蛋白的种类和数量信息。通过此技术，研究者们得到了来自苏格兰ORCADES队列中的96人的血浆细胞外囊泡的113种膜蛋白组成概况。为了进一步确定哪些蛋白更有可能与肥胖相关，研究者们整合了16个与肥胖相关复杂性状的全基因组关联分析（Genome-wide Association Studies，GWAS）研究结果，找出了12个候选蛋白。研究者们首先尝试检验外泌体表面总蛋白含量是否与肥胖（包括BMI，腰围，腰臀比，脂肪，内脏脂肪等）相关，结果受限于总蛋白分析的统计功效。为了提高特异性，研究者们将携带候选蛋白的细胞外囊泡水平作为指标，重新检验其与肥胖的关系。结果显示，在校正性别和年龄等之后，携带特定蛋白的细胞外囊泡水平与脂肪含量，尤其是内脏脂肪含量，呈现显著的负相关，即脂肪含量高的人群更可能携带更少的此类细胞外囊泡。值得一提的是，这些细胞外囊泡与去脂肪体重并无关联，表明这些细胞外囊泡具有脂肪特异性。研究者们还发现，在女性中细胞外囊泡水平对脂肪含量有更强的影响。

接着，研究者们对1276种携带候选细胞外囊泡含量进行了全基因组关联分析，受限于较小的样本量，单个的GWAS在发现与细胞外囊泡水平相关联的基因组位点方面的统计功效并不强。然而，当把这些单核苷酸多态性位点（SNPs）聚集起来，研究者们发现影响特定细胞外囊泡水平的位点同样富集了血液中低密度脂蛋白和胆固醇含量的遗传力（图）。这种富集，加之其与内脏脂肪的表型相关，暗示了细胞外囊泡在肥胖以及胆固醇代谢中具有重要作用。

图：肥胖相关性状在具有特定蛋白-蛋白组合的细胞外囊泡遗传位点的遗传力富集

作为一个概念性验证的研究，文章的研究者们首次发现了携带特定表面蛋白的细胞外囊泡水平与肥胖相关疾病的表型和遗传关联，为发现与复杂疾病相关的外泌体标志物提供了新的思路。