血清蛋白5年追踪:7288种里仅1/10长期稳定,遗传与疾病是隐藏变量
**核心结论(先读懂这三点):** ① 在 3093 名老年人、7288 种血清蛋白、平均 5.2 年的追踪中,只有约 1/10(752 种)的蛋白表现出"长期时间稳定"(两次测量排名高度一致),绝大多数蛋白会随个体内部波动而漂移。② 蛋白"稳不稳"主要由它进入/清除血液循环的机制决定,而与它的 mRNA 转录稳定性几乎无关——稳定蛋白偏细胞外/分泌/组织特异,可变蛋白偏细胞内管家功能。③ 遗传与疾病是稳定性的两大"隐藏变量":校正遗传(pQTL)后 75% 蛋白变得更"飘",73% 蛋白的稳定性会被疾病状态显著修饰。这对任何以血浆蛋白做生物标志物的研究,都是必须正视的前提。
这篇由冰岛心脏协会、美国国家衰老研究所等团队发表于 *Nature Communications*(2026, 17:6784)的论文,题为 *Long-term temporal stability of circulating proteins in older adults*,是目前为止对"循环蛋白长期时间稳定性"最系统的一次刻画。下面用开泰生物的视角,把它拆成对科研与检测服务都有用的干货。
一、为什么要关心"蛋白的时间稳定性"?
循环蛋白组(血清/血浆中所有蛋白)被视为解读个体健康与衰老轨迹的窗口。过去十几年,蛋白组学技术突飞猛进,一次能测几千种蛋白,也的确发现了大量蛋白丰度与遗传、疾病风险、疾病进展的关联。
但一个被长期忽略的问题是:同一个人的蛋白水平,在多年间到底稳不稳? 此前研究受限于小样本、短随访(多数仅 1–2 年)、蛋白覆盖少,且结论高度依赖"稳定性"的定义和测量方法。而理解个体内(intra-individual)随时间的变化,恰恰精准医学最关心的——因为我们要把预防/治疗策略匹配到每个人独特的动态特征上。
这篇研究的目的很直接:用大样本、长随访、广覆盖,把"循环蛋白的长期时间稳定性"这件事讲清楚。
二、研究设计:"时间稳定性"是怎么定义的
研究主队列来自 AGES-Reykjavik(冰岛衰老研究):
- 3093 名参与者,平均年龄 75 岁(范围 66–93),其中 58% 为女性; - 采用 SomaScan v4.1 平台,在两次访视中各测了 7288 种人血清蛋白; - 两次访视平均间隔 5.2 年; - 所有参与者均有基因型数据,便于后续做遗传分析。
为保证结论不是平台特例,作者用 Cardiovascular Health Study(CHS) 做独立验证:2770 人,平均 72 岁,用 Olink Explore HT 测血浆蛋白,两次访视平均间隔约 4 年。
"时间稳定性"的操作定义——对每个蛋白,计算基线访视与随访访视蛋白水平之间的 Spearman 相关系数(文中称 temporal SCC),再用文献建议的阈值把蛋白分成三档:
- 稳定(stable):SCC > 0.75,共 752 种; - 中等(medium):0.40 ≤ SCC ≤ 0.75,共 5855 种; - 可变(variable):SCC < 0.40,共 681 种。
全人群的中位 temporal SCC 为 0.58。三个档的典型代表:最稳的是 LILRA6(SCC = 0.97,白细胞免疫球蛋白样受体 A6);中等典型是 SERPINA3(0.56,丝氨酸蛋白酶抑制剂);最可变的是 CD2AP(0.29,细胞骨架/信号调节蛋白)。

▲ 图1 研究总览。AGES-Reykjavik 队列纳入两次访视均有血清蛋白测量且具备基因型数据的 3093 人(均值75岁),用 SomaScan 7k(v4.1)测约 7000 种血清蛋白;验证队列 CHS 用 Olink Explore HT 测血浆蛋白(2770 人,均值72岁,间隔约4年)。对每个蛋白用基线—随访的 Spearman 相关系数(temporal SCC)定义时间稳定性,并分为 stable(>0.75)、medium、variable(<0.40)三档,进而关联功能特征、人口学、遗传与疾病状态。
三、核心发现一:稳定 ≠ 不变,"稳"指的是排名一致
temporal SCC 的分布非常宽,中位 0.58——说明不同蛋白的"个性"差异极大。好在,这一结论在独立队列里站得住:CHS 中 1301 个跨平台一致的蛋白,中位 SCC 也有 0.63;两个队列的稳定性估计高度相关(SCC = 0.68)。更关键的是,AGES 里被判定为 stable 的蛋白,在 CHS 里同样稳(中位 0.79),variable 的同样飘(中位 0.43)——也就是说,蛋白的时间稳定性是跨测量平台可重复的生物学特征,不是技术噪声。
但有一个极易踩坑的认知需要强调:
temporal SCC 与蛋白水平的"绝对变化量"几乎无关(SCC = 0.05)。 换句话说,一个蛋白"时间稳定",指的是同一个人在两次测量中的相对排名保持一致,并不代表它的血液浓度没变。这两个维度是正交的。对生物标志物而言,这意味着不能因为"某蛋白基线—随访变化不大"就默认它稳定,也不能因为"浓度大幅波动"就否定它的稳定性——必须分开评估。

▲ 图2 循环蛋白的时间稳定性分布。A:AGES 队列 7288 个 SOMAmers 的 temporal SCC 分布(中位0.58),按 stable(>0.75, n=752)、medium(0.40–0.75, n=5855)、variable(<0.40, n=681)分三档;并给出每档代表蛋白的基线—随访散点(LILRA6 最稳 0.97、SERPINA3 中等 0.56、CD2AP 最可变 0.29)。B:CHS 中用 Olink 测的 1301 个跨平台一致蛋白的 SCC 分布(中位0.63)。C:按 AGES 定义的分组在 CHS 中的一致性——stable 组在 CHS 中位 SCC 0.79,variable 组仅 0.43,两组差异极显著。
四、核心发现二:稳定蛋白与可变蛋白,是"两类完全不同的蛋白"
把稳定组和可变组拿去做功能富集,差异清晰到几乎像两套系统:
稳定蛋白(偏细胞外、分泌、组织特异):
- GO 富集最强的是细胞外区(FDR = 7.18×10⁻¹⁸)、细胞边缘、信号受体活性; - 通路富集在免疫调节互作、细胞因子/受体、补体系统、唾液分泌; - 在多个组织的基因/蛋白表达上显著"组织富集",尤其是脂肪、免疫、肝、胰腺、前列腺; - 富集预测的"分泌蛋白""膜蛋白""CD 标记物"。
可变蛋白(偏细胞内管家功能):
- GO 富集最强的是胞质(FDR = 1.13×10⁻¹¹)、嘌呤核糖核苷酸三磷酸结合、GTPase 活性; - 通路富集在 RAB 香叶基香叶基化、血小板活化/聚集、膜运输、囊泡运输、细胞周期; - 富集预测的"细胞内蛋白""酶""癌症相关基因""候选心血管疾病基因"。
几个数量化对比很说明问题:
- LoF 不耐受(pLI ≥ 0.9)比例:可变蛋白 24%,稳定蛋白仅 11%——可变蛋白更多由"丢不起"的必需基因编码; - 网络枢纽度:可变蛋白在蛋白互作网络(PPI,P = 3.27×10⁻¹⁷)和血清共调控网络(P = 4.18×10⁻²⁷)中的连接度都显著更高,是更核心的网络枢纽; - 组织富集基因比例:稳定蛋白显著更高,可变蛋白反而"无组织偏好"。
最反直觉的一点来了:可变蛋白对应的多是"管家基因",而管家基因通常被认为表达波动小。作者比对外部转录组数据发现,可变蛋白的转录本方差反而更低,稳定蛋白的转录本方差更高——两者呈反比。这说明:循环蛋白的长期稳定性,主要由转录后调控、释放动力学和清除机制决定,而不是由转录层面的稳定性决定。

▲ 图4 稳定与可变蛋白的功能特征。A:蛋白类别与组织富集表达森林图——稳定蛋白富集分泌/膜/CD 标记与组织富集基因/蛋白表达,可变蛋白富集细胞内/酶/癌症相关/候选 CVD 基因。B:器官特异性富集——稳定蛋白在脂肪、免疫、肝、胰腺、前列腺等组织显著富集(vs 可变蛋白多为"无两折富集")。C:LoF 不耐受比例——可变蛋白 24% 显著高于稳定蛋白 11%。D:网络枢纽度——可变蛋白在 PPI 网络与共调控网络中的连接度(log 尺度)均显著更高。
五、核心发现三:年龄越大越稳,女性变异性更高
作者用带交互项的线性回归检验"稳定性是否随年龄/性别而变":
年龄效应:7097 个蛋白中,1164 个表现出显著的年龄相关稳定性修饰(FDR < 0.05)。其中绝大多数是正向(1094 正 vs 70 负)——也就是说,年龄越大,蛋白越稳定。在 CHS 里能复制的 193 个中,SIGLEC5 和 EFNA1 达到显著复制,另有 15 个方向一致。例如 SOD1(超氧化物歧化酶 1):75 岁以下者两次测量的 SCC 仅 0.54,75 岁及以上升至 0.69。这类炎症调节因子与抗氧化酶,似乎在衰老过程中需要更一致的调控。
性别效应:1081 个蛋白有显著性别交互,其中 1007 个(93%)在女性中稳定性更低。CHS 里 5 个达到显著复制(SPINT3、PSPN、PNP 等),9 个方向一致提示性。例如 SPINT3(Kunitz 型蛋白酶抑制剂 3)在男性中水平更高、且更稳定(回归斜率 0.91 vs 0.68);SPP1(骨桥蛋白)虽两性基线水平无差,但女性稳定性更低(斜率 0.58 vs 0.66)。
值得指出的是:很多蛋白在横断面(单次测量)模型里与年龄/性别都不显著相关,却表现出显著的"稳定性随年龄/性别变化"——说明时间稳定性捕捉到了横断面单次测量看不到的动力学信息。

▲ 图5 时间稳定性的人口学差异。A–C:年龄修饰——火山图显示 1164 个蛋白稳定性受年龄显著修饰(多为正向,即越老越稳),复制蛋白包括 SIGLEC5、EFNA1;并以 SIGLEC5、SOD1 按年龄分层展示基线—随访关系(≥75岁斜率更高,稳定性更强)。D–F:性别修饰——1081 个蛋白稳定性受性别修饰,93% 在女性中更低;以 SPINT3、SPP1 按性别分层展示(男性斜率更接近 1,稳定性更高)。
六、核心发现四:遗传造就了"假稳定"——校正 pQTL 后 75% 蛋白变飘
既然遗传对蛋白水平有强影响,那"稳定性"里有多少其实是基因型分层造成的?作者做了关键一步:把每个蛋白按其显著 pQTL(6572 个 SOMAmer 至少有一个 pQTL,其中 278 个仅 cis、1468 个 cis+trans、4826 个仅 trans)校正掉遗传变异后,重新计算 temporal SCC。
结果发人深省:
- 校正前后高度相关(SCC = 0.93),中位 SCC 仅从 0.61 微降到 0.59; - 但 75% 的蛋白在"去掉遗传驱动"后 SCC 下降,即变得更"飘"; - 带有 cis-pQTL 的蛋白始终更稳(无论校正前后),例如 COL2A1(胶原 II 型 α1,强 cis-pQTL rs2079295)校正后仍为 0.89(原 0.94); - 最戏剧性的是 ACP1(酸性磷酸酶 1):原本 SCC = 0.85、被判为 stable,校正其强 cis-pQTL(rs79716074)后骤降到 0.35,直接被重分类为 variable——它的"稳定"几乎完全是基因型分层制造的假象。
降幅最大的 10 个蛋白(ACP1、CES3、TCN2、AHSG、UBE4A、ICAM1、MVK、GDF5、PILRA、PRAME)中有 5 个从 stable 被重判为 variable。ICAM1、PILRA 等本身就在炎症、免疫、心血管与神经疾病中举足轻重。
对生物标志物的启示:强遗传信号的蛋白"看起来稳",可能只是因为它主要由基因型决定、个体内波动天然小。若不校正遗传,既会掩盖人群层面的疾病关联,也会误判个体的纵向偏离。

▲ 图6 pQTL 对时间稳定性的影响。A:校正 pQTL 前后的 temporal SCC 散点,两者高度相关(SCC=0.93);按 pQTL 类型着色。B:COL2A1 含强 cis-pQTL,校正后仍稳定(0.94→0.89)。C:ACP1 原 SCC=0.85(stable),校正其 cis-pQTL 后骤降至 0.35(variable),基因型分层消失、个体内波动显现——典型"假稳定"案例。
七、核心发现五:疾病是稳定性的"大规模修饰因子"——73% 蛋白受影响
疾病状态对稳定性的影响,比遗传更广:
- 5164 / 7097(73%)蛋白的时间稳定性受到疾病状态的显著修饰(FDR < 0.05);在全部 149037 次"蛋白×疾病状态"检验中,6.9% 显著; - 涉及 AD、房颤(AF)、冠心病(CHD)、充血性心衰(CHF)、非 AD 痴呆、心梗(MI)、卒中七大疾病; - 发病"间隔期"(between visits)诊断的人,稳定性变化最大:稳定蛋白中 48% 的显著交互关联"间隔期诊断",且其中 82% 表现为稳定性下降(负交互)——即疾病发生时,原本稳的蛋白反而乱了; - 反例同样存在:可变蛋白(如 M8 凝血模块)在已有疾病者(如非 AD 痴呆、房颤)中反而变稳。例如 Th2 细胞因子 IL4 在既往房颤者中明显更稳(斜率 0.74 vs 从未诊断者的 0.40)。
共调控模块层面(WGCNA):基线识别 25 个模块、随访 23 个;其中 11 个稳定富集、10 个可变富集。79%(5738/7288)的蛋白在 5 年后仍留在同一优势模块——循环蛋白组的共调控结构长期稳定。但模块留存率与"单个蛋白是否稳定"无关,说明即便单个蛋白在飘,它们之间的互作关系依旧牢固。
疾病发作期的模块动态尤其精彩:
- M16(线粒体膜,稳定富集):在房颤/卒中"间隔期"诊断者中 SCC 下降(中位 0.66/0.62 vs 其他 0.72/0.8); - M2(细胞粘附/细胞外互作,含 GDF15、TNFRSF1B、RNASE1):在心梗发作间隔期 SCC 下降; - M8(凝血级联,可变富集):在非 AD 痴呆发作间隔期反而 SCC 上升(中位 0.44 vs 其他 0.3)。
这些模式揭示:疾病发生/进展会打乱稳定蛋白的调控,却可能让某些原本飘的可变蛋白在病理_window 里"被钉住"——都为机制研究提供了新线索。

▲ 图8 蛋白模块的时间稳定性与疾病关联。A:基线模块示例——M16(线粒体膜,稳定富集,中位 SCC 显著更高)、M8(凝血级联,可变富集,中位 SCC 显著更低)。B:Sankey 图显示 79%(5738/7288)蛋白 5 年后仍留在同一模块,共调控结构长期稳定。C:各模块内疾病关联富集(蓝=稳定富集模块、绿=可变富集模块)。D–G:三个模块在"间隔期诊断"者中稳定性显著改变——M16/M2(稳定富集)在卒中/房颤/心梗发作期 SCC 下降,M8(可变富集)在非 AD 痴呆发作期 SCC 上升。
八、对生物标志物与精准医学的启示
把以上发现落到"我们做检测、做转化"的实处,有四条值得记住:
稳定蛋白是更优的生物标志物/药物靶点候选。
它们多为细胞外、组织特异、且与疾病表型关联比例更高——天然具备"低个体内/个体间波动 + 高生物学信息量"的候选资质。 但"稳"必须校正遗传与疾病状态。
不校正,强遗传信号会制造"假稳定"(如 ACP1),既误导个体纵向解读,也掩盖人群疾病信号。长期纵向队列研究应把 pQTL 校正纳入标准流程。 平台一致性已被验证,但测量方法仍要谨慎。
本研究用 SomaScan 与 Olink 两套独立平台得到可重复的稳定性结论,说明结论扎实;但不同队列间技术变异(批间)仍可能不同,跨中心研究需评估重复样本。 两次测量远不足以定义"稳定性"。
仅基线+随访两点,作者也坦承限制了 ICC 等更稳健指标的运用。未来多点随访、纳入重复样本,才能把"时间稳定性"真正做成可靠的临床参数。
对从事 DIA 质谱、蛋白组学外送检测与服务转化的团队而言,这篇论文提示了一个常被忽视的质控维度:在长期纵向项目中,不仅要看蛋白"能不能被检出、定量准不准",还要评估它在目标人群中的时间稳定性——否则基于不稳定蛋白开发的标志物,注定在真实世界里反复翻车。
九、研究局限
- 每位参与者仅有两次蛋白测量,无法用 ICC 等更稳健指标刻画稳定性; - 仅纳入两次访视都返诊者,未返诊者可能更不健康,存在选择偏倚,可能低估时间变异性与疾病关联; - 技术变异参考值取自 ARIC 队列而非本队列重复样本,AGES/ARIC/CHS 间样本处理差异可能影响技术变异估计。
十、一句话总结
循环蛋白的"长期稳不稳"是高度蛋白特异的生物学特征:稳定蛋白偏向细胞外/分泌/组织特异、可变蛋白偏向细胞内管家功能;它随年龄增强、在女性中更弱;而遗传(校正后 75% 变飘)与疾病(73% 受影响)是两大隐藏变量。任何想把血浆蛋白做成可靠生物标志物的努力,都绕不开这两个变量——这正是这篇大样本纵向研究留给精准医学最实在的提醒。
文献来源: Ingvarsdottir H.K. et al. *Long-term temporal stability of circulating proteins in older adults*. Nature Communications (2026) 17:6784. doi:10.1038/s41467-026-72957-w.



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