膀胱鏡被視為診斷膀胱癌的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其侵入性使眾多患者望而卻步。臨床上，超過一半患者確診時(shí)已屬晚期。如何用簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、準(zhǔn)確的方法，盡早“篩”查高風(fēng)險(xiǎn)人群，成為研究重點(diǎn)。

血液與尿液相比于膀胱鏡，具有獲取便捷、依從性高、無(wú)創(chuàng)等優(yōu)勢(shì)，是最普遍的診斷樣本來(lái)源之一。中國(guó)科學(xué)院杭州醫(yī)學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)，將納米蛋白組學(xué)技術(shù)從血液拓展到尿液，較傳統(tǒng)尿蛋白沉淀法，提升55.5%的蛋白質(zhì)組覆蓋深度，且穩(wěn)定性更好。

01

血清-尿液蛋白質(zhì)組

協(xié)同診斷膀胱癌

傳統(tǒng)尿液蛋白質(zhì)組研究方法，存在異質(zhì)性強(qiáng)、復(fù)雜度高、覆蓋深度有限等問題，傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法也難以有效、高質(zhì)量整合多源數(shù)據(jù)。因此，亟待開發(fā)新方法來(lái)提升診斷準(zhǔn)確性。

研究團(tuán)隊(duì)利用納米顆粒，“捕獲”體液中低豐度蛋白，依托血清蛋白冠和尿液蛋白冠，構(gòu)建出兩個(gè)分別含有956種血清蛋白和4730種尿液蛋白的配對(duì)蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù)。

同時(shí)，在自主研發(fā)的蛋白質(zhì)組遷移學(xué)習(xí)算法（ProteoTransNet）助力下，尿液與血清兩類蛋白質(zhì)組之間實(shí)現(xiàn)膀胱癌相關(guān)蛋白信息遷移。

依托兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)共有蛋白，構(gòu)建可比表征空間，以源域（血清或尿液蛋白質(zhì)組）預(yù)訓(xùn)練模型，再將其遷移至目標(biāo)域（尿液或血清蛋白質(zhì)組）。進(jìn)而，通過高斯混合模型篩選高可信樣本，并通過類別原型對(duì)齊與迭代，逐步縮小尿液數(shù)據(jù)和血清數(shù)據(jù)間分布差異。

這一策略在統(tǒng)一判別邊界內(nèi)，將尿液的“敏感性”與血清的“穩(wěn)定性”互補(bǔ)疊加，提升了膀胱癌尿液樣本診斷的準(zhǔn)確性和魯棒性。

02

膀胱癌無(wú)創(chuàng)診斷新范式

ProteoTransNet整合數(shù)據(jù)后，膀胱癌診斷AUC（指roc受試者工作特征的曲線下面積）達(dá)0.996，分期分類AUC為0.914，優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

該技術(shù)避免了傳統(tǒng)膀胱鏡侵入性痛苦，通過技術(shù)創(chuàng)新與方法突破，構(gòu)建出膀胱癌診斷新體系。納米蛋白組學(xué)技術(shù)解決了血液與尿液蛋白質(zhì)組深度不足問題，ProteoTransNet模型實(shí)現(xiàn)了血清與尿液數(shù)據(jù)的高效整合，有望實(shí)現(xiàn)僅憑一次抽血，一次留尿就可以對(duì)膀胱癌早期患者進(jìn)行高效準(zhǔn)確的診斷與篩查。

未來(lái)，通過擴(kuò)大臨床樣本量，有望克服配對(duì)血清和尿液樣本收集難度大、數(shù)量有限等問題，進(jìn)一步驗(yàn)證模型普適性與可靠性；可整合組織蛋白質(zhì)組等更多維度數(shù)據(jù)，結(jié)合膀胱癌病理機(jī)制，挖掘更全面的疾病相關(guān)生物標(biāo)志物，提升診斷與預(yù)后評(píng)估精準(zhǔn)度。

同時(shí)，ProteoTransNet或可推廣至基因組、轉(zhuǎn)錄組等其他組學(xué)數(shù)據(jù)整合研究，亦可應(yīng)用于其他癌癥類型，探索其在多癌種診斷、治療方案制定和療效監(jiān)測(cè)方面的潛力，為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供更高效的多組學(xué)整合工具與研究思路。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c01197

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院杭州醫(yī)學(xué)研究所

責(zé)任編輯：侯茜