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单细胞功能蛋白组学技术在COVID-19急性后遗症研究中的应用
点击次数:399 发布日期:2022-4-7  来源:本站 仅供参考,谢绝转载,否则责任自负

我们正在面对COVID-19的疫情,随着疫情继续流行,出现了更多关于COVID-19急性后遗症(PASC)的病例。美国疾病控制与预防中心将PASC定义为人们在SARS-CoV-2感染后可能出现4周或更久的、持续的健康问题。PASC成为一种新的全球性危机。
 

据估计,约31%-69%的COVID-19患者患有PASC,其症状包括记忆丧失、胃肠道(GI)不适和疲劳、嗅觉丧失和呼吸短促。之前的研究表明,PASC也与患者急性疾病的严重程度有关,PASC可能与自身免疫因素有关。由于PASC的异质性和可能与之相关的各种因素的差异,迫切需要描述其生物学和免疫学基础,以及检测这些机制在整个感染和恢复过程中的变化。
 

为了更好地了解PASC,研究人员对309例COVID-19患者从最初诊断到康复(2-3个月后)进行了研究。并结合了临床数据和患者报告的症状,从最初诊断到早期恢复进行了深度多组学、纵向调查研究,在最初诊断COVID-19时,找到了4个预测PASC的因素;对症状相关免疫特征的分析显示,病人可以化分为四种类型,PASC因素之间的免疫关联随着时间的推移而减少,导致不同的恢复期免疫状态。该研究结果最近发表在《Cell》杂志上一篇题为“Multiple Early Factors Anticipate Post-Acute COVID-19 Sequelae.”的文章。研究为理解“PASC”的异质性提供了一个框架,为探究导致PASC的生物学因素提供了丰富的资源,研究有助于监测、指导治疗和预防COVID-19急性后遗症。

 

单细胞蛋白组技术表征患者免疫细胞功能

作者对309例COVID-19患者的临床数据结合电子病例进行研究,并以457位健康人作为对照。患者被分为三个阶段:临床诊断(T1)、急性疾病(急性、T2)和初始症状出现后2-3个月(恢复期、T3)。通过抽血,辅以鼻拭子和血浆测量,分析自身抗体、COVID特异性抗体、整体血浆蛋白质组学和代谢组学谱;从病人的血液样品中分离了外周血单个核细胞(PBMC),进行了基因和蛋白层面的单细胞多组学表征(图1)。
 

图1:研究实验设计


单细胞功能蛋白质组学揭示了不同细胞对持续炎症的潜在影响

免疫失调可能与PASC有关;而且许多与严重急性COVID-19相关的免疫细胞表型仍在T3时不同程度上富集,并与PASC相关。根据病人的免疫学特征可以将病人分为四组,即Type1组,Type2组,intermediate组和naïve组(图2)。
 

图2:T3期病人分组


为了系统研究PASC与T3期病人免疫状态的关系。在四组病人中,IsoPlexis的单细胞蛋白组学技术分析不同类型免疫细胞的功能,包括在疾病进展起重要作用的T细胞、单核细胞和NK细胞亚群,探究与恢复期患者的疾病严重程度存在相关性,证实了T细胞和单核细胞对于持续炎症的影响。研究者从PBMC中分离T细胞、单核细胞、NK细胞等亚群。培养并刺激细胞产生细胞因子,使用IsoPlexis获得性免疫和固有免疫芯片检测分泌的细胞因子。数据直接端到端传输到IsoSpeak软件分析荧光信号,计算细胞因子分泌细胞的数量、细胞因子的强度水平等,整体评价细胞的多功能强度指数(PSI),同时也可以给出单细胞水平的细胞因子图谱信息(图3)。结果表明,所有非naïve患者组在T3时表现出CD8+和CD4+T细胞多功能水平升高;与健康对照组相比,所有患者组均表现出较高的单核细胞多功能。这表明,在恢复期,所有患者组中都有不同程度的持续的、已启动的免疫激活。

 

单细胞水平的功能蛋白质组学能够提供一种独特的评估方式,揭示了恢复期病人T细胞、单核细胞和NK细胞亚群与不同PASC内型以及疾病严重程度的关系。
 

图3:不同组病人特定细胞亚群的多功能性和细胞因子差异


多组学联用结果与PASC因素相关性

患者T1到T3免疫状态-症状轨迹的预测显示,即使在COVID-19诊断时,这表明患者可能在感染过程的早期倾向于其急性后状态(图2)。这反过来又表明,这些患者分组与T1时存在的某些PASC因素之间可能存在关系。进行统计学分析,显示了PASC因素与细胞多功能、单细胞免疫表型、血浆蛋白质组学和代谢组学的关系及其相关性(图4)。
 

图4:不同的PASC因素与多组学检测相关性


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参考文献:

1. Su, Y., et al. “Multiple Early Factors Anticipate Post-Acute COVID-19 Sequelae.” Cell (2022), doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.01.014.

来源:上海玮驰仪器有限公司
联系电话:021-33565790
E-mail:xiaojing.su@weichilab.com

标签: 新冠病毒 PASC
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