全国高血压日｜高血压基因组、转录组与蛋白组研究，走向临床试验评估的精准性

2022年10月8日是第25个全国高血压日。高血压（high blood pressure,Hypertension）已经成为现代社会人群中发病率逐步上升的一种复杂疾病。之所以将其定义为复杂疾病，是因为该疾病可由多个易感基因引起的复杂的遗传特征，其影响受基因/环境和基因/基因之间相互作用的影响【参考文献1】。

通常有遗传因素的高血压多被定义为原发性高血压。对于此类高血压人群一般并无明显的直接症状，然而若是长期维持血压高的状态，甚至使得收缩压及舒张压各自超过180mmHg或120mmHg时，就很可能导致中风、心脏病发作、肾衰竭和痴呆等严重的心脑血管损伤的相关疾病，因此，针对原发性高血压人群进行深入的病因学研究及病因分组来找出适合的药物治疗，可降低人群心脑血管的发生率。本篇将介绍“中心理论组学”　(基因组学、转录组学以及蛋白组学）在高血压方面的最新研究，并进一步讨论这类研究对高血压药物临床分组的应用。

从基因组、转录组与蛋白组出发 对高血压进行临床试验的效性评估

在过往的临床研究中，往往仅针对患者血压的高低的区间、患者的年龄、或是患者本身是否已经出显心脏病或肾脏病等表型来做为评估高血压药物是否针对特定表型有效的临床试验。然而，血压的高低与患者本身是否出现其他并发症的情况可能更直接的受到患者本身的年龄或是基因型的影响。由于不同患者的基因型或环境影响，也会影响其本身的病程变化速度以及针对各种治疗方案的效果差异，因此，临床试验的分组除了依赖表型的分组外，基于精准医学的理念，理论上也应该加入分子证据的评估。

近年来多组学的发展使得各种高通量生物分子组学的评估成为可能，序祯达生物通过基因组学、转录组学、蛋白组学等在内的多组学检测分析服务，提供临床分组在基因型分组、病程判断及短期治疗效果的指标，有利于高血压及相关疾病临床试验的各种精准分组需求。在高血压临床试验方法与结果评估方面，利用基因组学针对不同基因分型的类别来评估可能的有效性，从而找到不同药物的最适人群；通过转录组学有几率预测短期（8周）治疗的初步评估效果；以及利用蛋白组学来判断高血压本身的类型分子诊断或病情恶化评估。

高血压与基因组学的研究进展

目前科学界已经发现了数百个候选基因疑似与高血压有关联性，从人类表型标准用语数据库（Human phenotype ontology, HPO）中，搜索”Hypertension”（高血压）的词汇，可以发现其定义为“全身性动脉系统的慢性血压升高的表现“（The presence of chronic increased pressure in the systemic arterial system.），与之相关联的基因数多达331个【参考文献2】。同时，若是从血压升高的表型（Increased blood pressure）来进一步搜寻，可发现这个词汇时“hypertension”的上层词汇，因而可以更广泛的去搜索出与高血压相关的候选基因，使得与高血压的基因数达到359个（红色框）【图1】。

图1: 人类表型标准用语数据库中与血压增高有关的基因

这些信息的累积大多与过去十年来针对高血压与基因组学的研究所发现，并且经过临床专家们仔细评估后才纳入人类表型标准用语数据库的基因疾病关联性范围内。

在今年3月，由卡达大学的Hatem Zayed针对卡达的100个高血压患者及100个对照组人士进行全基因组测序后，分析了1503个基因上的21096个多态（Single Nucleotide Polymorphism， SNP）与原发性高血压的关联性性。该团队也设计了文献抓取流程将挑选出的文献字段与自己测序数据进一步的比对分析后，发现了至少38个SNP可能与卡达人原发性高血压的发病（P value≤0.0001）有高度关联性【参考文献3】，并通过其所设计的跨种族文献分析流程比对出新发现的原发性高血压相关的SNP所落在的基因或区域【图2】，这个研究提供了更多可供未来研究的高血压相关后选基因，部分基因（如PARP15、TNFRSF1B等）目前并未在上述的人类表型标准用语数据库被列举。

图2:通过200个卡达人基因组测序结果 与文献筛选来做比对分析后所归纳出的相关基因或区域

高血压与转录组学、蛋白组学的研究进展

除了找到易感基因外，在高血压相关分子机制研究里，也重视对于治疗效果评估的分子标记评估，在2018年，哈佛大学利伯曼博士（Dr. Towia A. Libermann）所带领的团队发现可通过分析外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMC）的转录组发现在接受8周放松反应训练后的高血压患者，有1771基因的转录本表达可能与血压下降的表型有关联性【图3】，这些基因调控的生物路径（biological pathwy）包含了免疫调节途径和代谢（在下调基因中）或葡萄糖代谢、心血管系统发育和昼夜节律（在上调基因中）等路径，其中有巨噬细胞的抗发炎M2、NF-kB、血管内皮生长因子和胰岛素等上述生物路径关键基因的转录本出现表达量的显著变化【参考文献4】。这些基因的转录本变化，在经过不同疗法的研究后，或许可以找到针对高血压治疗后血压降低的相关指标。

图3:PBMC的转录组分析，发现1771个基因的表达变化可能与高血压患者的对治疗后血压降低的现象有关

除了转录组可作为治疗效果的标记物研究外，近年来，针对评估高血压的严重性评估的蛋白组学研究也越来越多，甚至扩展到散发性肺动脉高压（idiopathic pulmonary arterial hypertension，IPAH)等局部高血压的病情研究，举例来说，今年由约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的埃弗里特博士（Allen D. Everett）团队在肺循环（Pulmonary Circulation）杂志上所发表的论文中提及，蛋白组学（Proteomics）的研究可用做为患者是否罹患肺动脉高压（PAH）的一种诊断参考，因为针对罹患PAH与健康对照组的蛋白组学结果比较之下，PAH患者的类胰岛素生长因子结合蛋白在血浆中的浓度显著高于健康人【表2】，且随着病情恶化，会出现此类蛋白在血浆中浓度上升情况【参考文献5】。

表2: 类胰岛素生长因子结合蛋白在PAH患者血浆浓度高于健康人群

参考文献：

1. O’Shaughnessy KM. The genetics of essential hypertension. Br J Clin Pharmacol. 2001 Jan;51(1):5-11. doi: 10.1046/j.1365-2125.2001.01254.x. PMID: 11167660; PMCID: PMC2014421.

2. https://hpo.jax.org/app/browse/term/HP:0032263

3. Alsamman AM, Almabrazi H, Zayed H. Whole-Genome Sequencing of 100 Genomes Identifies a Distinctive Genetic Susceptibility Profile of Qatari Patients with Hypertension. J Pers Med. 2022 Apr 29;12(5):722. doi: 10.3390/jpm12050722. PMID: 35629146; PMCID: PMC9144388.

4. Bhasin MK, Denninger JW, Huffman JC, Joseph MG, Niles H, Chad-Friedman E, Goldman R, Buczynski-Kelley B, Mahoney BA, Fricchione GL, Dusek JA, Benson H, Zusman RM, Libermann TA. Specific Transcriptome Changes Associated with Blood Pressure Reduction in Hypertensive Patients After Relaxation Response Training. J Altern Complement Med. 2018 May;24(5):486-504. doi: 10.1089/acm.2017.0053. Epub 2018 Apr 4. PMID: 29616846; PMCID: PMC5961875.

5. Nies MK, Yang J, Griffiths M, Damico R, Zhu J, Vaydia D, Fu Z, Brandal S, Austin ED, Ivy DD, Hassoun PM, Van Eyk JE, Everett AD. Proteomics discovery of pulmonary hypertension biomarkers: Insulin-like growth factor binding proteins are associated with disease severity. Pulm Circ. 2022 Apr 20;12(2):e12039. doi: 10.1002/pul2.12039. PMID: 35514776; PMCID: PMC9063962.