發表期刊：European Respiratory Journal，IF=16.671
合作單位：廣東省人民醫院、廣州市疾病預防控制中心等
合作項目：Q300全定量代謝組
一、研究背景
目前，全球新型冠狀疾病（COVID-19）確診人數超過2億，并造成幾百萬人死亡。已有研究表明，冠狀病毒（SARS-COV-2）感染后一系列與器官功能和免疫反應相關的小分子代謝物水平發生改變，但SARS-COV-2感染不同階段代謝物譜特征尚不完全了解。中國廣州多家研究機構的科研人員對不同階段COVID-19患者血清進行了靶向代謝組學分析，在發現隊列和驗證隊列中觀察到輕度、重度和恢復階段循環代謝物的不同改變模式，其中靶向葡萄糖代謝和尿素循環可能是不同病程階段中對抗COVID-19的有效方法。
二、研究思路
三、研究結果
1. 招募63名COVID-19患者（包括輕癥組18例、重癥組12例、恢復組20例）和健康志愿者（健康組13例）為發現隊列，并收集臨床數據。對其血清樣本進行非靶向代謝組學分析，結果顯示多種氨基酸與COVID-19疾病嚴重程度相關，隨著疾病進展，TCA循環出現紊亂。
2. 對發現隊列中59名受試者的血清進行靶向代謝組學分析，定量到199個代謝物，通路分析顯示天冬氨酸代謝、尿素循環、精氨酸和脯氨酸代謝、甘氨酸和絲氨酸代謝、TCA循環紊亂，TCA循環、丙酮酸代謝和糖酵解的改變共同表明了能量代謝紊亂，重癥組極高的乳酸水平也支持了這一結論。
3. 負責氨基酸代謝的尿素循環和負責能量代謝的TCA循環為最顯著變化的代謝通路。9種代謝物水平在不同組間存在顯著變化，包括肌酸、精氨酸、鳥氨酸、天冬氨酸、丙酮酸、蘋果酸、瓜氨酸、谷氨酰胺和2-酮戊二酸。
4. 對發現隊列進行模型構建（包括決策樹、隨機森林、邏輯回歸等模型），并用驗證隊列（另外118名受試者）進行驗證。納入的代謝物越多，模型分類值就越高。但疾病進展過程中循環代謝物的改變模式是不同的。
5. 篩選4種（蘋果酸、丙酮酸、瓜氨酸和谷氨酰胺）與Shen等研究結果重疊的代謝物構建邏輯回歸模型，并用發現集和驗證集進行訓練。隨后用Shen 等人發表的結果對該模型進行驗證。結果顯示4種代謝物可能作為潛在的生物標志物。
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四、參考文獻
Hongling Jia , et al. Metabolomic analyses reveals new stage-specific features of the COVID-19. European Respiratory Journa. 2021.
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