來源：杭州網(wǎng)
繼周強(qiáng)實驗室之后，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院PI（研究員）郭天南帶領(lǐng)的蛋白質(zhì)組大數(shù)據(jù)實驗室，近日在新冠病毒研究方面又有重要發(fā)現(xiàn)。
他們和合作團(tuán)隊一起對新冠肺炎患者血液中的蛋白質(zhì)和代謝物分子進(jìn)行系統(tǒng)檢測，發(fā)現(xiàn)重癥患者的血清中存在多種獨特的分子變化，并找到了一系列生物標(biāo)志物，有望為預(yù)測輕癥患者向重癥發(fā)展提供導(dǎo)向。
相關(guān)研究成果，已于北京時間4月8日0時15分，在預(yù)印版平臺medRxiv上線。
新冠肺炎疫情已在全球范圍內(nèi)迅速蔓延，感染人數(shù)超過百萬。然而，我們只看到臨床癥狀和影像學(xué)特征，對疾病在微觀分子層面的改變知之甚少。我們至今仍不清楚新冠病毒感染對患者有什么影響，也不太清楚在臨床治療中，為什么有些輕癥患者會在短時間內(nèi)迅速演變?yōu)橹匕Y。
郭天南團(tuán)隊與臨床、代謝組研究團(tuán)隊合作，對99份病毒滅活處理的血清樣本進(jìn)行了安全處理和質(zhì)譜分析。根據(jù)現(xiàn)行臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，這些血樣被分為對照（健康）組、疑似但實為普通流感組、新冠感染輕癥組、新冠感染重癥組。團(tuán)隊成員運用高分辨率質(zhì)譜設(shè)備取得了樣本的蛋白質(zhì)組和代謝組譜圖，對血清樣本中的蛋白和代謝物的相對濃度進(jìn)行了全景式的測定，從而揭示了重癥患者體內(nèi)多種獨特的分子調(diào)控。
實驗設(shè)計及流程
與對照（健康）組、普通流感組和輕癥組相比，新冠肺炎重癥患者的樣本中出現(xiàn)了93種特有的蛋白表達(dá)和204個特征性改變的代謝分子。其中50種蛋白，與患者體內(nèi)的巨噬細(xì)胞、補(bǔ)體系統(tǒng)、血小板脫顆粒有關(guān)。研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)，在新冠病毒感染的重癥患者體內(nèi)，有100多種氨基酸及100多種脂質(zhì)均出現(xiàn)顯著減少。這可能是病毒迅速擴(kuò)增導(dǎo)致的消耗，為臨床醫(yī)生監(jiān)控病情和制定調(diào)整治療方案提供了一定的參考。
COVID-19感染后根據(jù)組學(xué)數(shù)據(jù)推測的重癥患者體內(nèi)的巨噬細(xì)胞、血小板、補(bǔ)體系統(tǒng)的作用通路圖。這些蛋白質(zhì)和代謝物有望成為提前診斷重癥患者的生物標(biāo)記物和治療的靶點。
此外，郭天南團(tuán)隊在質(zhì)譜分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使用機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)一步“沙里淘金”，篩選出重癥患者特征性的22個蛋白質(zhì)和7個代謝物。血清樣本成分符合這一組合的患者，很可能是重癥患者，或有很大可能性發(fā)展為重癥病例。這一發(fā)現(xiàn)有望用于重癥患者的預(yù)測，促進(jìn)醫(yī)療資源的合理調(diào)配，并為重癥患者的藥物選擇提供一定指導(dǎo)。當(dāng)然，該結(jié)果還需要在更多的獨立臨床隊列中驗證。
蛋白質(zhì)表達(dá)是臨床診斷的重要依據(jù)，疾病治療的效果也取決于蛋白質(zhì)機(jī)器的調(diào)控。郭天南團(tuán)隊和合作團(tuán)隊一起從今年2月底啟動研究，他們采用新的質(zhì)譜檢測技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，短時間內(nèi)整合蛋白質(zhì)組、臨床、生物、代謝組、計算等多學(xué)科數(shù)據(jù)，反復(fù)篩選、分析、比對、驗證，率先完成了COVID-19輕重癥患者的血清蛋白質(zhì)組與代謝組分析，為新冠重癥患者血清中發(fā)生的、獨特的、目前尚不明確的分子病理改變提供了一個全景式的描述。
蛋白質(zhì)組大數(shù)據(jù)實驗室
下一步，該實驗室將繼續(xù)使用多學(xué)科交叉與蛋白質(zhì)組技術(shù)對新冠病毒感染進(jìn)行深入研究，以期獲得更多有助于理解病情發(fā)展規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，輔助已有的檢測、診斷手段，實現(xiàn)更精準(zhǔn)、高效的治療。
本項研究得到溫州醫(yī)科大學(xué)附屬浙江省臺州醫(yī)院和迪安診斷凱萊譜代謝組學(xué)實驗室的大力支持。騰訊基金會亦對本項目進(jìn)行了資助。
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