這是繼周強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室之后，西湖大學(xué)在新冠病毒研究方面的又一重要發(fā)現(xiàn)。

Proteomic and metabolomic Characterization of COVID-19 Patient Sera

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30627-9

郭天南團(tuán)隊(duì)與臨床、代謝組研究團(tuán)隊(duì)合作，對(duì)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(duì)照（健康）組、疑似但實(shí)為普通流感組、新冠感染輕癥組、新冠感染重癥組。團(tuán)隊(duì)成員運(yùn)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(duì)血清樣本中的蛋白和代謝物的相對(duì)濃度進(jìn)行了全景式的測(cè)定，從而揭示了重癥患者體內(nèi)多種獨(dú)特的分子調(diào)控。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及流程

與對(duì)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(gè)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(duì)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(cè)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(diǎn)。

此外，郭天南團(tuán)隊(duì)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(gè)蛋白質(zhì)和7個(gè)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(cè)，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(dú)立臨床隊(duì)列中驗(yàn)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(duì)和合作團(tuán)隊(duì)一起從今年2月底啟動(dòng)研究，他們采用新的質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，短時(shí)間內(nèi)整合蛋白質(zhì)組、臨床、生物、代謝組、計(jì)算等多學(xué)科數(shù)據(jù)，反復(fù)篩選、分析、比對(duì)、驗(yàn)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(dú)特的、目前尚不明確的分子病理改變提供了一個(gè)全景式的描述。

蛋白質(zhì)組大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室

下一步，該實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)探索，使用多學(xué)科交叉與蛋白質(zhì)組技術(shù)對(duì)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(cè)、診斷手段，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、高效的治療。

本項(xiàng)研究得到溫州醫(yī)科大學(xué)附屬浙江省臺(tái)州醫(yī)院和迪安診斷凱萊譜代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。騰訊基金會(huì)亦對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了資助。