自2019年底新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情爆發(fā)以來，截止2021年3月，已造成全球累計病例超過12384萬例，累積死亡病例超過272.7萬例。因此，篩選有效的疾病診斷標志物以及了解病毒感染的疾病特征對揭示疾病機制和開發(fā)有效的治療方法具有重要意義。 2021年2月，來自德國OmicEra診斷集團和慕尼黑LMU大學醫(yī)院研究團隊聯(lián)合在醫(yī)學預(yù)印本期刊MedRxiv在線發(fā)表題為《High-resolution longitudinal serum proteome trajectories in COVID-19 reveal patients-specific seroconversion》的研究文章。 該研究對31名COVID-19患者進行了31天的縱向跟蹤，并利用4D蛋白質(zhì)組學技術(shù)首次對比COVID-19患者和有COVID-19癥狀但SARS-CoV-2 PCR陰性對照人群的血清蛋白質(zhì)組表達變化。研究發(fā)現(xiàn)，COVID-19患者有26%的蛋白質(zhì)發(fā)生了顯著變化，先天免疫和凝血系統(tǒng)受到嚴格調(diào)控。此外，ITIH4可能是一種具有預(yù)測COVID-19死亡風險的生物標志物。 研究材料： COVID-19患者和有COVID-19癥狀但SARS-CoV-2 PCR陰性對照人群血清 技術(shù)方法： Evosep-4D蛋白質(zhì)組 實驗路線圖： 步驟1：血清Evosep-4D蛋白質(zhì)組分析 步驟2：血清蛋白質(zhì)組差異分析 步驟3：COVID-19患者差異調(diào)控蛋白軌跡和聚類分析 步驟4：全局蛋白質(zhì)組相關(guān)性圖譜 步驟5：COVID-19患者血清轉(zhuǎn)換期間抗體表達 研究結(jié)果： 1. COVID-19患者和對照組血清蛋白質(zhì)組分析 研究人員采用Evosep-4D蛋白質(zhì)組學技術(shù)對COVID-19患者（n=31）和有癥狀但SARS-CoV-2 PCR陰性對照組（n=262）的血清蛋白質(zhì)組進行分析，結(jié)果共定量到502個蛋白質(zhì)。 實驗設(shè)計概覽及血清蛋白質(zhì)組分析 2. 血清蛋白質(zhì)組差異分析 研究者對疾病組和對照組血清蛋白表達情況進行比較分析，發(fā)現(xiàn)在取樣第一天相比于對照組，COVID-19組中補體因子C2、C9、C4BPA、α-1-酸性糖蛋白等14個蛋白上調(diào)表達，β-2-糖蛋白1、富含組氨酸糖蛋白、纖連蛋白等23個蛋白下調(diào)表達。進一步分析后期階段兩者蛋白質(zhì)組的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)顯著差異表達的34個蛋白中19個為免疫球蛋白，這類蛋白在COVID-19患者組中表達水平顯著升高。 血清蛋白質(zhì)組差異比較分析 3. COVID-19患者差異調(diào)控蛋白軌跡和聚類分析 隨后，研究人員分析COVID-19患者37天時間內(nèi)血清蛋白質(zhì)表達軌跡，共發(fā)現(xiàn)116種蛋白質(zhì)表達發(fā)生變化，根據(jù)蛋白質(zhì)表達模式將其分為3大類：廣泛遞減（51個蛋白）、廣泛遞增（35個蛋白）和先升高后降低（30個蛋白）。功能分析發(fā)現(xiàn)這些蛋白主要涉及酶活性、蛋白酶體、轉(zhuǎn)運、免疫、補體通路、血液凝固等。 為了解個體患者蛋白質(zhì)組的變化程度，研究人員對第一天和后續(xù)所有收樣時間點血清蛋白質(zhì)組之間進行皮爾森相關(guān)分析。結(jié)果顯示，0天和第2天的皮爾森相關(guān)系數(shù)（R2=0.96）高于0天和第18天之間相關(guān)系數(shù)（R2=0.83）。31名COVID-19患者血清蛋白質(zhì)組皮爾森相關(guān)系數(shù)中位數(shù)隨著時間的遞進而降低（day1 R2為0.96，day10 R2為0.88）。有趣的是，一個涉及細菌感染的促炎急性期蛋白ITIH4在死亡病人取樣第一天就顯著升高，其可能會成為預(yù)測死亡風險的生物標志物。 COVID-19患者血清蛋白組變化 4、全局蛋白質(zhì)組相關(guān)性圖譜 研究人員通過無監(jiān)督聚類分析502個定量蛋白之間以及與研究隊列的19個臨床指標相關(guān)性。其中最大的相關(guān)集群為炎癥系統(tǒng)（包括71items），第二大集群包括52個items，主要為免疫球蛋白和抗體共調(diào)控的亞簇。 共調(diào)控蛋白相關(guān)性分析 5. COVID-19患者血清轉(zhuǎn)換期間抗體表達 用5種SARS-CoV-2抗體免疫檢測患者血清，提示大多數(shù)COVID-19患者血清轉(zhuǎn)換發(fā)生在第6天到第8天之間。通過免疫法對患者部分免疫球蛋白區(qū)進行檢測，分析抗體響應(yīng)組成的全局變化。結(jié)果顯示，一些免疫球蛋白表達平均增加4.3倍，但有一些免疫球蛋白區(qū)域表達增加超過100倍。進一步分析顯著相關(guān)免疫球蛋白區(qū)分布，發(fā)現(xiàn)定量到的127個免疫球蛋白區(qū)中有92個顯著變化，提示大部分免疫球蛋白區(qū)響應(yīng)SARS-CoV-2感染。 COVID-19患者血清轉(zhuǎn)換期間SARS-CoV-2抗體表達動態(tài)變化 小編小結(jié) 本研究基于Evosep-4D蛋白質(zhì)組學技術(shù)對COVID-19患者和有COVID-19癥狀但ARS-CoV-2 PCR陰性對照人群的血清蛋白質(zhì)組進行分析，發(fā)現(xiàn)COVID-19患者有26％的蛋白質(zhì)發(fā)生顯著變化，先天免疫系統(tǒng)蛋白在疾病早期表達下降；通過對疾病進展過程中的血清蛋白質(zhì)的比較發(fā)現(xiàn)了一種清晰的潛在生物標志物。研究者還利用全局蛋白質(zhì)相關(guān)圖構(gòu)建了蛋白質(zhì)、生物學過程和臨床化學參數(shù)間全系統(tǒng)功能關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，這些成果為深入了解新冠病毒感染調(diào)控蛋白以及疾病進展提供了重要參考信息。
