百趣代謝組學文獻分享，今天我們分享的文獻就是通過多組學技術研究埃博拉病毒發病機制及組合生物標志物的發現。該文獻的研究思路也可以給我們開展新型冠狀病毒肺炎相關研究提供借鑒。

代謝組學文獻分享，2013-2016年西非埃博拉病毒?。‥VD）疫情是迄今為止最具破壞性的人類埃博拉疫情，造成23000多例實驗室確診病例和11000多人死亡。而2018年5月，埃博拉病毒又突然在非洲中部國家剛果（金）爆發，迄今為止，已有超過1600人因此死亡。

研究團隊收集了11個EVD感染幸存者，從初步診斷至康復的一系列樣本共計29例、9個EVD致死患者死亡前樣本以及10個健康的志愿者對照樣本。代謝組學文獻分享，對患者的血漿樣本和外周血單個核細胞（PBMCs）進行了基于代謝組學、脂質組學、蛋白組學等的多組學分析，以研究不同患者對埃博拉病毒反應存在差異的機制，并尋找感染EVD死亡病例的生物標志物。

圖1 EVD患者及志愿者樣本采集

圖2 多組學實驗設計及流程

由于埃博拉病毒屬于生物安全等級為4級的烈性病毒，研究者使用一種Rapid Containment Kits（一種便攜式電池驅動動負壓現場實驗室裝置）用于樣本前處理。代謝組學文獻分享，對于蛋白組學和代謝組學樣本分別使用了8M尿酸和氯仿/甲醇溶液兩種方法用于病毒滅活：8M尿素法是在含有埃博拉病的140μL血漿中添加尿素至8mol終濃度，靜置10分鐘；氯仿/甲醇法是在140μL血漿中加入600μL氯仿/甲醇混合液（2：1）后渦旋。

代謝組學文獻分享，滅活后的樣本加入150μL含有10%胎牛血清（FBS）和1x青/鏈霉素（penicillin/streptomycin cocktail）的MEM培養基進行病毒檢測，結果表明兩種方法均可有效滅活埃博拉病毒。

首先是對患者細胞因子和病毒量的分析，代謝組學文獻分享，EVD致死患者體內病毒量要明顯高于EVD幸存者，而且血漿中白細胞介素-6 (IL-6)和腫瘤壞死因子(TNF)高于EVD幸存者，而EVD幸存者與對照組的比較中發現IL-6、TNF和白細胞介素-10（IL-10）的含量顯著升高，并隨著疾病的治愈在逐漸減低。

圖3 病毒量和細胞因子分析

由于此前對于埃博拉病毒導致宿主的代謝反應知之甚少，作者先進行了代謝組學的分析，通過代謝組學的檢測發現的最明顯的一個現象是EVD致死患者血漿中游離氨基酸的含量下降的非常顯著，說明在EVD致死患者體內免疫細胞被激活了，同時蔗糖的含量顯著上升，可能是由于EVD導致的腸組織損傷使蔗糖無法被分解而導致的積累。

圖4 血漿中代謝物的變化

由于血脂成分的改變和諸如敗血癥之類炎癥類疾病有關，代謝組學文獻分享，作者進一步通過脂質組的分析發現EVD感染后會導致DG和PE脂質含量上升，PC、PI和LPE類脂質含量下降。代謝組學文獻分享，同時EVD致死患者和幸存者血漿中脂質類型也有所不同，EVD幸存者血漿中PS、PG和MG類脂質的含量較低。

圖5 血漿中脂質的變化

通過對患者體內差異蛋白的通路富集分析，代謝組學文獻分享，發現EVD感染后“細胞粘附分子”通路會被富集，與健康對照組相比EVD致死患者以及幸存者血漿中“細胞粘附分子”通路均被高度富集，包括內皮細胞、巨噬細胞和中性粒細胞上均發現粘附分子顯著上調。代謝組學文獻分享，結合PBMC轉錄組的數據，作者推測血漿中TNF含量上升促使EVD致死病例的髓細胞更容易發生壞死性凋亡。

圖6 血漿蛋白中蛋白組的變化

最后，作者結合多組學數據、細胞因子和臨床指標試圖挖掘生物標志物，使用LOOCV法從上述指標中篩選了11個biomarker，代謝組學文獻分享，聯合這11個biomarker能夠有效地區分EVD致死患者和EVD幸存者樣本。

圖7 生物標志物的篩選

代謝組學文獻分享，總的來說，本文的研究團隊通過結合多組學技術深入挖掘了埃博拉病毒致病的致死機制，并結合多組學數據構建了一套生物標志物組合，從而有助于改善那些高?；颊叩念A后治療。