最新｜药物靶标孟德尔随机联合共定位分析思路

通过改变人体内蛋白质的水平来调节疾病性状，蛋白质是其直接靶点。因此，构建蛋白质和人类疾病之间的因果关系，是药物研发的核心问题之一。随机对照试验是构建药物（蛋白质靶点）和疾病之间关系的黄金法则。但是其成本昂贵，耗时费力，然而，药物研发的成功率却不断下降，超过50%的药物没有药效，25%的药物副作用过大；然而这些药物却都已经投入了昂贵的第三和第四期的随机对照试验。因此，有效的早期药物靶点的筛选系统对降低药物研发成本非常重要。

MR的核心是运用遗传学数据作为桥梁，来探索暴露和结局之间的因果关系，一直被称为“大自然创造的随机双盲试验”。通过MR分析，可以很好地预测药物随机对照试验的结果，进行药物靶点的早期系统性筛选。并且，有孟德尔随机化筛查证据支持的药物靶点，其最终转化为上市药物的成功率有非常显著的提高。

今天分享的文章，于2023/8发表在Brain（14.5/Q1），题目为“通过孟德尔随机分析确定多发性硬化症的潜在药物靶点（Potential drug targets for multiple sclerosis identified through Mendelian randomization analysis）”。

研究背景和方法

多发性硬化症是一种复杂的自身免疫性疾病，目前已经开发并广泛应用了多种治疗方法。然而，现有的治疗多发性硬化症的药物远不能令人满意，因为它们未能抑制复发和缓解疾病进展。仍然需要预防多发性硬化症的新药物靶点。

我们使用国际多发性硬化症遗传学联合会的汇总统计数据（nCase=47429，nControl=68774）进行了孟德尔随机化，以探索多发性痴呆症的潜在药物靶点，并在英国生物库（nCase=1356，nContrl=395209）和FinnGen队列（nCase=3326，nContr=359 815）中进一步复制。从最近发表的全基因组关联研究中获得了734种血浆和154种CSF蛋白的遗传工具。使用双向孟德尔随机化分析和Steiger过滤、共定位和表型扫描进行反向因果关系检测，搜索先前报道的遗传变异-性状关联，以进一步巩固孟德尔随机化结果。此外，进行了蛋白质-蛋白质相互作用网络，以揭示蛋白质和/或目前的多发性硬化症药物之间的潜在关联。

主要结果

1.MS致病蛋白的蛋白质组筛选

在Bonferroni显著性（P＜5.63×10−5）下，MR分析显示了六对蛋白质-MS对（表1，图2），包括血浆中的Fc受体样蛋白3（FCRL3）、胸苷磷酸化酶（TYMP）和α-2-HS-糖蛋白（AHSG），以及CSF中的膜金属内肽酶样1（MMEL1）、信号淋巴细胞活化分子F7（SLAMF7）和CD5抗原样（CD5L）。

2.MS致病蛋白的敏感性分析

MR分析显示的六种蛋白质中有五种被鉴定为MS的潜在药物靶点，包括FCRL3、TYMP、AHSG、MMEL1和SLAMF7。首先，双向MR分析没有揭示MS对六种已鉴定蛋白质水平的任何因果影响，Steiger filtering进一步确保了方向性。其次，贝叶斯共定位有力地表明FCRL3（coloc.abf-PPH4=0.889）、TYMP（coloc.susie-PPH4=0.896）、AHSG（coloc.abf-PPH4=0.0957，coloc.susie-PPH4=0.0973）、MMEL1（coloc.abf-PPH4=0.930）和SLAMF7（coloc.abf-PPH4=0.947）与MS共享相同的变体。最后，在表型观察后，发现FCRL3（rs7528684）与1型糖尿病、Fc受体样蛋白4（FCRL4）、免疫球蛋白超家族成员11（IGSF11）和杀伤细胞免疫球蛋白样受体3DL3（KIR3DL3）有关；TYMP（rs131798）被发现与血细胞特征和嘧啶代谢有关，如平均红细胞血红蛋白、平均红细胞体积、尿苷和2-脱氧尿苷；AHSG（rs35094235）与活化部分凝血活酶时间（APTT）有关；MMEL1（rs10909839）被发现是原发性硬化性胆管炎的易感基因，并间接影响MS、类风湿性关节炎和乳糜泻；CD5L被发现是与Fc受体样蛋白1（FCRL1）相关。

1.潜在药物靶点与当前MS药物的相关性

PPI网络揭示了三种优先蛋白质（FCRL3、TYMP和SLAMF7）与目前四种MS药物靶点之间的相互作用。使用STRING，MS4A1-FCRL3和PNP-TYMP被确定具有最可靠的相互作用（已知相互作用）。具体而言，FCRL3与B淋巴细胞抗原CD20（MS4A1）相关，后者是ocrelizumab和ofatumumab的靶点。STRING还透露，FCRL3和MS4A1在物理上相互作用，表明这两种蛋白质非常接近，但不一定直接接触。TYMP与两个靶点cladribine相关，嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）和核糖核苷酸还原酶调节TP53诱导亚基M2B（RRM2B）。有趣的是，PNP和TYMP在嘧啶代谢中富集。SLAMF7与阿仑单抗的靶标CAMPATH-1抗原（CD52）相关。我们还在Drugbank数据库中搜索了目前针对已确定的潜在致病蛋白的药物。两种可能改变疾病的药物被鉴定为：氟苏定（TYMP的诱导剂）和埃洛妥珠单抗（SLAMF7的调节剂）。

1.MS潜在药物靶点的外部验证

在不同的数据集中使用相同的变体和显著的变体策略来复制主要发现，在英国生物库和FinnGen队列中，MMEL1也被发现与MS相关，而FCRL3仅在英国生物银行中与MS相关。例如，使用Ferkingstad等人报道的全基因组显著变体作为遗传工具，

FCRL3的增加增加了MS的风险（OR=0.85；95%CI，0.74-0.97；P=0.017）。此外，AHSG在英国生物库中显示出对MS的轻微显著因果影响。

总结

总的来说，该综合分析表明，遗传决定的循环FCRL3、TYMP、AHSG、CSF MMEL1和SLAMF7水平与MS风险有因果关系。所鉴定的蛋白质可能是MS的有效的药物靶点，尤其是FCRL3和SLAMF7。需要进行进一步的研究来探索这些候选蛋白在MS中的作用。

转自：“朗盟医学”微信公众号

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