Identification of potential biomarkers of autism spectrum disorder via integrated analysis of animal model and patients sera

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is one of the most common neurodevelopmental disorders (NDD) characterized by three core symptoms: (1) impaired social communication, (2) reciprocal interaction, and (3) the presence of repetitive behaviors and restricted interest. Although various studies have been conducted to discover pathophysiological mechanisms of ASD, the cause of disease is poorly understood, hence no reliable diagnostic biomarkers are available. Since the prevalence of ASD is rapidly increasing, there is an urgent need to identify ASD-related molecular biomarkers. In this study, we conducted brain tissue and serum proteomic analysis of the Contactin-associated protein-like 2 (Cntnap2) KO mouse, a well-recognized genetic mouse model of ASD. We used a Data Dependent Acquisition (DDA) mass spectrometry to identify differentially expressed proteins in brain tissue samples followed by the analysis of serum samples to identify potential ASD biomarkers. Potential biomarkers were further verified by Data Independent Acquisition (DIA) mass spectrometry with ASD patients sera and identified three proteins TNC, TLN1 and SERPINC1 in patients sera.

자폐 스펙트럼 장애(ASD)는 (1) 사회적 의사소통 장애, (2) 상호 작용, (3) 반복적인 행동의 존재 및 제한된 관심의 세 가지 핵심 증상을 특징으로 하는 신경 발달 장애다. ASD의 병태생리학적 기전을 밝히기 위한 다양한 연구가 진행되고 있지만, 질병의 원인에 대한 이해가 부족하여 신뢰할 수 있는 진단 바이오마커가 없는 실정이다. ASD의 유병률이 급격히 증가함에 따라 ASD 관련 분자 바이오마커를 확인하는 것이 시급하다. 이 연구에서는 ASD의 잘 알려진 유전 마우스 모델 인 Contactin 관련 단백질 유사 2 (Cntnap2) KO 마우스의 뇌 조직 및 혈청 단백질 분석을 수행했다. DDA(Data Dependent Acquisition) 질량 분석법을 사용하여 뇌 조직 샘플에서 차별적으로 발현된 단백질을 식별한 다음 혈액으로 분비된 단백질을 식별하기 위해 혈청 샘플을 분석했다. 선별된 단백질은 ASD 환자의 혈청을 사용하여 DIA(Data Independent Acquisition) 질량 분석법으로 추가 검증되었다. 우리는 환자의 혈청에서 3개의 단백질 TNC, TLN1 및 SERPINC1을 확인하였으며 이들을 잠재적 ASD 바이오마커 후보로 제안한다.