掃碼聯系客服
診斷模型的開發一直是生信研究的一個經典方向，生信人也推出了很多相關的研究思路，今天小編再和大家介紹一個今年九月剛剛發表在BMC Medicine（IF:11.150）雜志上的關于子癇前期miRNA診斷模型的文章。文章整合了多個研究隊列，開發了子癇前期無創診斷的miRNA特征，方法簡潔、內容清晰、簡單易懂、有理有據，是一個值得參考的開發診斷模型的思路，做診斷模型的小伙伴不要錯過呀。
A blood-based miRNA signature for early non-invasive diagnosis of preeclampsia
應用于子癇前期無創診斷的血液miRNA特征
一．研究背景
子癇前期(PE)是一種多系統疾病，影響約5 - 8%的妊娠，每年全球都約有7萬名婦女和5萬名嬰兒死于這種疾病，是對產婦和胎兒構成風險的最嚴重的妊娠并發癥之一。PE具有妊娠20周后出現高血壓、內皮細胞功能障礙、胞外細胞滋養層侵襲差、蛋白尿和胎兒生長遲緩等特征。不過臨床上還沒有可行的無創生物標志物檢測方法用于PE早期檢測，這也限制了PE的有效預防和治療。因此，目前迫切需要識別臨床上可行的生物標志物，用于PE的早期診斷和個性化干預。
二．文章摘要
該研究分為發現、訓練、驗證三個階段，是一項跨平臺多隊列的研究。研究首先通過小RNA測序和qRT-PCR在組織樣本中發現并驗證了兩個差異miRNA作為初始生物標志物，接著利用Firth少偏邏輯回歸建立了一個miRNA特征--miR2PE-score，并在兩個獨立的回顧性隊列和兩個前瞻性血漿隊列中對這一特征進行了驗證，最后也對miRNA特征的診斷效能進行了評估。
三．主要內容
1. 研究隊列特征
文章第一部分首先對研究的隊列特征進行了整體介紹。研究流程如圖1所示，共納入了六個包含PE及正常對照樣本的隊列，用于特征的開發及驗證，這些隊列分別為：WMU1-4以及Canada和USA隊列，各隊列的臨床特征如表1所示。研究發現所有隊列中健康對照組和PE患者的年齡和BMI無統計學差異，而PE患者的術前收縮壓(PreSBP)、術前舒張壓(PreDBP)和尿蛋白及尿CERA均顯著高于健康對照組，且與健康對照組相比，PE患者的分娩中位胎齡較早，平均出生體重較低，且除隊列1外，白蛋白和血尿素氮也都具有統計學意義。
2. PE相關miRNA生物標志物的識別和驗證
這一部分介紹了發現階段PE相關miRNA生物標志物的識別和驗證。研究對WMU隊列1中的5例PE患者和5例健康對照的胎盤組織樣本的miRNA表達譜進行了差異分析識別了5個顯著差異表達的miRNA (DEmiRNAs)(圖2A)。接著研究進行無監督的層次聚類發現這5個DEmiRNAs的表達模式能夠區分PE樣本和健康對照樣本(圖2B)。進一步作者觀察到這五個DEmiRNAs有2個在PE胎盤樣本中上調，3個在PE胎盤樣本中下調(圖2C)。接著作者進行GO和KEGG功能富集分析發現這些DEmiRNAs的靶基因傾向富集于與胎兒生長發育和PE發病相關的生物學過程和通路(圖2D-G)。此外，作者為了進一步研究DEmiRNAs表達水平與PE相關臨床特征之間的關聯，計算了Pearson相關系數，發現這5個DEmiRNAs中有4個與至少1個臨床特征相關(圖3A, B)。作者也使用qRT-PCR在WMU隊列2的20例PE患者和20例健康對照的胎盤組織樣本中驗證了這4種DEmiRNAs的表達，發現miR-196b-5p和miR- 584-5p兩個miRNA是穩健的生物標志物(圖3C)。
3. 在兩個跨平臺回顧性隊列中建立和驗證用于PE診斷的miRNA特征
在這一部分作者對建立miRNA特征進行了介紹。研究基于WMU隊列1中miR-196b-5p和miR-584-5p的表達水平，采用Firth少偏回歸方法構建了預測模型，使用回歸模型中觀察到的權重和miR-196b-5p和miR-584-5p的表達值計算每個樣本的miR2PE-score。接下來，研究將miR2PE-score應用于WMU隊列1時，計算并可視化了5個PE胎盤樣本和5個正常胎盤樣本的miR2PE-score，并對樣本分類，結果如圖4A所示，在WMU隊列1中發現5個PE樣本都被正確分類和5個正常樣本中的也有4個被正確分類，總體準確率為90.0%。接著作者為驗證miR2PE-score在PE診斷中的跨平臺兼容性，基于WMU隊列2的qRT-PCR數據對miR2PE-score進行驗證，結果如圖4B所示miR2PE-score在qRT-PCR數據中仍然表現良好，成功識別了40例樣本中的33例，總體準確率為82.5%，這些結果初步證實了miR2PE-score具有可靠性和兼容性。
4. 外部隊列中miR2PE-score的獨立驗證
在這一部分，作者為了對miR2PE-score進行兼容性和穩健性評估，因此在兩個外部隊列中測試了miR2PE-score的性能。首先在Canada隊列中進行了驗證，結果發現miR2PE-score正確分類了20例PE樣本中的16例和21例正常樣本中的15例，總體準確率為75.6%，同時作者也對特征ROC進行了分析，證明了miR2PE-score具有良好的性能 (圖5A-C)。接著研究也在USA隊列中對miR2PE-score進行了評估，結果發現該特征成功的識別了16例PE樣本中的11例和16例正常樣本中的12例，總體準確性為71.9% (圖5D，F)。這些結果進一步證實了miR2PE-score的預測性能的可靠性。
5. miR2PE-score作為一種非侵入性生物標志物在獨立隊列的全血樣本中的驗證
在這一部分作者對miR2PE-score在血液樣本中作為潛在的微創診斷生物標志物的性能進行了驗證。研究分別采用小RNA測序和qRT-PCR分析了識別的兩種miRNA生物標志物在WMU隊列3(包括10例PE和8例正常樣本)和WMU隊列4(包括19例PE和18例正常樣本)外周血中的表達水平。結果如圖6A和圖6B所示，在WMU隊列3和WMU隊列4中，兩種miRNA生物標志物在PE患者外周血中的表達水平均低于健康對照樣本，這與胎盤組織中的結果一致。接著作者在這兩個隊列中應用miR2PE-score，結果發現WMU隊列3中10個PE樣本中的8個和8個正常樣本中的5個被正確分類，總體準確率為72.2%(圖6A-D )。而在WMU隊列4中，miR2PE-score正確分類了19例PE樣本中的17例和18例正常樣本中的15例，總體準確率為86.5% (圖6 E-F)。綜上所述，miR2PE-score可作為臨床診斷PE的微創診斷生物標志物。
6. miR2PE-score與先前發表的miRNA生物標志物的性能比較
在文章的最后一部分，作者將miR2PE-score與先前發表的其他miRNA生物標志物的性能進行了比較。研究在多個隊列中，將miR2PE-score的性能與最近提出的5個PE miRNA生物標志物進行了比較，結果如圖7A-C所示，miR2PE-score與之前發表的其他四個miRNA生物標志物相比在三個胎盤組織隊列中性能更優。且與之前發表的其他5種miRNA生物標志物相比，miR2PE-score在基于血液的WMU隊列3中達到了最佳預測性能(圖7D)。這些結果表明，miR2PE-score有很大的潛力成為一個更有效及穩健的無創生物標志物，用于PE的早期診斷。
到這里文章的主要內容就介紹完了，文章首先識別到了兩個PE相對于正常對照組的差異miRNA，接著基于這兩個miRNA構建了預測PE的診斷模型，并在多個數據中對這個特征模型進行了驗證。文章使用的方法簡單易懂，但卻發了11+，小編覺得亮點在于關注臨床早期診斷血液miRNA的研究角度及對使用篩選的生物標志物構建診斷模型并從多個角度驗證其穩健性的思路，值的小伙伴們參考學習。
