2026年5月,剑桥大学Claudia Langenberg团队在《Cell》发表的一项蛋白质基因组学研究“Multi-cohort proteogenomic analyses reveal genetic effects across the proteome and diseasome”:用近8万人的数据,系统绘制了一张“基因—蛋白质—疾病”的调控图谱。它不只是又一张关联列表,更提供了一种从根源上理解疾病、并精准定位药物靶点的新逻辑。

图1. 图形摘要
研究设计
这项研究的研究思路是“构建图谱—区分调控—靶点测评”:
传统GWAS能发现疾病风险位点,但很多位点不直接编码蛋白,难以说明中间机制。研究选择血浆蛋白质作为“中间分子层”,因为蛋白质既是基因的执行者,也是药物可及的靶点。
Ø 构建图谱:多队列、大规模鉴定pQTL。
整合38个队列、78,664名参与者、1,116种血浆蛋白,鉴定超过24,000个pQTL,系统标记基因变异与循环蛋白水平之间的关联。
Ø 区分调控:区分顺式与反式调控,挖掘反式网络。
研究发现约5,000个顺式pQTL、约19,700个反式pQTL。重点不是只找“近处直接调控”,而是用机器学习辅助的效应基因定位,解析反式pQTL真正作用的靶蛋白和通路,尤其揭示N-连接糖基化等加工过程在远程调控中的作用。
Ø 靶点测评:把pQTL作为遗传证据,连接蛋白与疾病,评估药物靶点。
将pQTL与疾病GWAS整合,推断哪些蛋白质可能介导疾病风险;比较“顺式pQTL工具推断的因果证据”与“直接测量的蛋白—疾病关联”,提醒仅靠顺式工具可能遗漏反式调控信息。再用TYK2与类风湿性关节炎、furin与心血管疾病等案例,展示该方法如何支持老药新用和候选靶点评估。
研究成果
1. 鉴定出迄今最大规模的精细定位pQTL图谱
① 研究共鉴定出24,738个独立 credible set 的pQTL,对应1,116种蛋白靶标。其中:
②顺式pQTL(cis-pQTL):5,040个,位于蛋白编码基因附近;
③反式pQTL(trans-pQTL):19,698个,位于基因组的远端位置,却远程调控另一处编码的蛋白。
④从覆盖度看,87.1%的受测蛋白至少有一个顺式pQTL,94.1%的蛋白至少有一个反式pQTL。这表明,反式调控在循环蛋白质组中不是例外,而是常态。

图2. SCALLOP和UKBB meta分析中精准定位的pQTLs
2. 反式调控的“幕后机制”:N-糖基化修饰与分泌通路
①这项研究最重要的机制发现之一,是通过机器学习辅助的效应基因定位,系统重建了反式pQTL 所指向的生物学通路。
②N-连接糖基化修饰为反式效应基因最富集的通路。
③ 反式调控作用于那些分泌进入血液的蛋白质,而非细胞内蛋白。

图3. 反式pQTL的效应基因中参与血浆蛋白调控的主要通路和细胞类型
3. 顺式推断与蛋白直接测量之间,存在系统性分歧
①研究系统比较了两类证据:基于顺式pQTL的基因→疾病因果推断(孟德尔随机化常用的策略);直接测量的循环蛋白水平与疾病的关联。
②在最多130万参与者的数据中,两者仅有有限的收敛——只有少数例子同时得到两类证据的支持。

图4. 顺式和反式基因变异对蛋白质与疾病风险关联的影响
4. 反式pQTL为药物重定位和生物标志物优先级提供了新证据
①TYK2 与类风湿性关节炎(药物重定位):降低TYK2活性的遗传变异与类风湿性关节炎风险降低相关。TYK2 抑制剂decuvacatinib已获批用于银屑病,这一遗传证据为“老药新用”于类风湿性关节炎提供了来自人类遗传学的直接支持。研究还指出,相关的循环蛋白特征可能有助于识别最可能从治疗中获益的患者,并监测治疗反应。
②Furin与心血管疾病(候选靶点评估) :furin被列为具有高置信度遗传证据的候选靶点,但研究者同时强调,即便遗传证据指向明确,furin在进入临床评估之前仍需严格的后续验证。

图5. 反式pQTL富集揭示了潜在的生物标志物特征,并支持TYK2抑制剂的“老药新用”
总结
这项研究的结果可以归纳为四个递进的层次:第一,构建了迄今最精细的循环蛋白pQTL图谱,并将强调了反式调控的作用;第二,揭示N-连接糖基化是反式调控的核心通路,从机制上解释了“远程基因如何塑造血液蛋白质组”;第三,通过顺式推断与蛋白直接测量的系统比较,暴露了当前药物靶点遗传学筛选中的一个结构性盲区;第四,以TYK2和furin等案例,展示了反式pQTL在药物重定位和生物标志物优先排序中的实际转化潜力。