【模板】如何精确筛选生物标志物：Nat Med报道的这项AD纵向研究值得借鉴

引言：

生物标记研究一直是临床科研最常见的研究方向。

指示阿尔茨海默氏病(AD)病理学的血液生物标志物在疾病的临床前和症状阶段都会发生变化。独特的生物标志物可能是AD病理学鉴定或疾病进展监测的最佳选择。与疾病过程中认知和萎缩相关的血液生物标志物可用于临床试验以确定成功的干预措施，从而加速有效疗法的开发。

淀粉样蛋白-β(Aβ)斑块的形成以及包含tau蛋白的细胞内神经原纤维缠结是AD的两个主要病理特征，可通过脑脊液(CSF)和正电子发射断层扫描(PET)在体内识别。最近，已经验证血液中的磷酸化tau(p-tau)不同变体在认知衰退的鉴别诊断中表现出辨别AD的高性能以及预测AD进展的出色预后性能。此外，血浆Aβ42/40和p-tau在临床前疾病中升高，血浆神经丝轻链(NfL)和神经胶质酸性原纤维蛋白(GFAP)已显示分别在AD的临床前(GFAP)和前驱(NfL)症状阶段增加。

AD的生物标记物通常都是由脑脊液检查完成。但脑脊液标本难以获取，并且无法具备简单易行的监测功能。所以血清学生物标记物成为研究人的热点。

然而，尚不清楚最近开发的几种高性能血液生物标志物中的哪一种在临床实践中对临床试验选择和疾病监测具有最佳性能。

为了解决这一问题，来自瑞典隆德大学的Oskar Hansson团队等在Nature Medicine杂志（IF=87.241）上发表了一篇文章“Differential roles of Aβ42/40, p-tau231 and p-tau217 for Alzheimer’s trial selection and disease monitoring”，他们在两个独立的队列中比较了血浆生物标志物（p-tau181、p-tau217、p-tau231、Aβ42/40、GFAP和NfL）是否会随着时间的推移在那些已确认Aβ病理学的患者中发生特异性变化，并评估这些纵向变化是否也与临床前AD中认知和脑萎缩的纵向变化相关。

下面我们对这篇文章的研究内容和主要结论进行概述。

研究内容

这项研究同时进行了横断面分析和纵向分析，其中，横断面分析（队列1）的主要目标是量化血浆生物标志物的性能，以识别认知未受损受试者（CU，n = 388）和轻度认知障碍（MCI）受试者（n = 187）的Aβ特征，队列1又包含一个用于纵向分析的子队列，即队列2（CU，n = 147；MCI，n = 95），包含长达6年的血浆检测、MRI和认知评估数据。这两个队列中的所有受试者都是从2009年至2014年瑞典南部的BioFINDER-1研究 (www.biofinder.se)中招募的，未观察到两个队列参与者的人口统计学和临床数据之间存在显着差异。用于验证结果的队列3包含北美威斯康星州阿尔茨海默病预防独立队列(WRAP)的161名CU参与者。

1. 鉴定Aβ病理学的血浆生物标志物

在队列1中，血浆p-tau231具有最高的曲线下面积(AUC)可用于分辨CU Aβ-和CU Aβ+个体，并且准确度显着高于其他血浆生物标志物，而在MCI患者中，未观察到区分Aβ+和Aβ-个体的p-tau生物标志物之间存在显着差异。

随后，研究人员在按Aβ-PET（centloids）对参与者进行分组时分析了血浆生物标志物，证明血浆p-tau231和血浆Aβ42/40在PET和CSF Aβ42/40水平阈值低于其他血浆生物标志物时发生了显著变化。而p-tau217和p-tau181在Aβ负荷较高的参与者中持续增加。

图1. BioFINDER-1中血浆生物标志物与Aβ-PET的相关性。

2. 血浆生物标志物的纵向变化

研究人员首先检测了队列2各参与者基线Aβ状态对纵向血浆生物标志物水平变化的影响，与Aβ-个体相比，只有血浆p-tau217在Aβ+个体中随时间纵向增加。紧接着，研究人员通过简易智能精神状态检查量表（MMSE）、临床前AD认知负荷量表（mPACC）和具有典型AD特征的皮质厚度三个指标来进一步测试了血浆生物标志物水平的纵向变化与整体认知和脑萎缩的纵向变化之间的关联。血浆p-tau217水平随时间的纵向变化与MMSE和mPACC变差、皮质厚度加速萎缩显著相关，GFAP的纵向变化与脑萎缩之间关联逐渐减弱。

图2. BioFINDER-1的纵向血浆生物标志物变化（队列2）。

图3. 在BioFINDER-1中纵向血浆生物标志物与认知衰退和脑萎缩的关联（队列2）。

原文表2. 在BioFINDER-1和WRAP中，Aβ阳性认知未受损的参与者中，纵向血浆生物标志物与纵向MMSE、mPACC和典型AD特征区域皮层厚度之间的关联

3. 对血浆标志物作用的验证

最后，研究人员用队列3的161名CU参与者验证了在BioFINDER-1队列中的发现。同样的，与Aβ–参与者相比，Aβ+个体中只有p-tau217在8年中显着增加，且与MMSE和mPACC所测定的认知下降显著相关。

此外，典型AD特征区的皮质厚度的纵向变化与纵向p-tau217、GFAP和NfL相关，如果同时使用这三种标志物的斜率预测纵向皮质萎缩时，只有血浆p-tau217仍然显著，而另外两个指标影响减弱。

图4. 纵向血浆生物标志物变化及其与WRAP认知能力下降的关系（队列3）。

主要结论

这项研究比较了AD早期阶段的几种血浆生物标志物的纵向轨迹与疾病进展的相关性，得出以下结论：

• 1）只有血浆p-tau217的动态纵向变化与典型AD特征区域的多个认知域和皮质厚度的变化显著相关；

• 2）特定的其他生物标志物（p-tau231和Aβ42/40）在响应早期Aβ病理学方面有更明显的横截面变化，但在纵向分析中没有变化。

综上所述，这些发现支持血浆p-tau217在正在进行和未来的干预试验中作为替代结果标志物的潜在用途，以及在临床实践中跟踪疾病进展。然而，在得出确定结论之前，还需要对更多异质人群进行更大规模的研究，

Hanson解读

科研启发：

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1，规范，即通过了单位伦理委员会批准、且患者知情同意。

2，打好基础，创建好高质量的临床数据库和样本库。

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高质量的样本库是指：按照病程的不同阶段收集了血清样本，比如治疗前、疾病早期、病情加重期、治疗后、病情缓解期、病情复发期等等。

3，与志同道合者合作，3个中心足够了，从而做多中心研究，以核查一致性和异质性。

这篇发表在了Nat Med的研究其实并未采用特殊的方法，其最重要的创新和严谨之处就在于纵向研究了不同病程阶段的生物标记。

如果您有随访很好的连续性数据库和样本库，对于任何疾病，也可以按照这个模板来进行随访和研究。

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