В недавнем исследовании, опубликованном в eBioMedicine , исследователи провели протеомный многореакционный мониторинговый анализ 91 предварительно выбранного белка с использованием образцов плазмы 156 медицинских работников (HCW) в Соединенном Королевстве (Великобритания).

Кроме того, команда показала, как сигнатуры протеома плазмы могут помочь отслеживать тяжесть симптомов коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) и реакцию антител.

Фон

Во время первой волны пандемии COVID-19, начавшейся в марте 2020 года, госпитализация потребовалась всего нескольким инфицированным. Тем не менее, у людей было разное бремя симптомов и клиническое течение, при этом у некоторых людей симптомы были более стойкими, длящимися недели или месяцы. Некоторые даже испытали послеострые последствия тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2) (PASC).

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи набирали медработников в больнице Святого Варфоломея в Лондоне, Великобритания, в период с 23 по 31 марта 2020 года, то есть во время первой волны пандемии COVID-19. Они предположили, что протеом плазмы в то время будет отражать различия в воспалительной реакции, связанные с тяжестью и продолжительностью симптомов COVID-19.

Команда еженедельно оценивала этих медработников с помощью анкеты и собирала биологические образцы для ПЦР и серологических анализов на срок до 16 недель. Наблюдение за пациентами продолжалось до 12 месяцев. Кроме того, команда включила всех участников с доступными образцами плазмы и подтвержденной обратной транскриптазно-полимеразной цепной реакцией (ОТ-ПЦР) инфекцией SARS-CoV-2 между нулевой и шестой неделями в качестве «случаев».

Для протеомного анализа исследователи использовали ранее разработанную специализированную панель анализа на основе масс-спектрометрии (МС), которая рассмотрела более 90 связанных с про- и противовоспалительными белками плазмы. Панель включала белки, связанные с белками острой фазы, аполипопротеины, факторы комплемента, компоненты коагуляционного каскада, участники сигнального пути интерлейкина и модуляторы воспаления. Примечательно, что почти 25% панели включали нейровоспалительные биомаркеры.

Наконец, исследователи провели дифференциальный анализ экспрессии всех проанализированных белков, используя порог ложного обнаружения (FDR) 0,05 и порог логарифмического 2  -кратного изменения 1,5. Окончательный анализ охватывал только те пути со значением  p ≤ 0,05.

Результаты исследования

В общей сложности 54 медработника имели инфекцию, подтвержденную ОТ-ПЦР или антителами, и 44% были мужчинами. Остальные 102 человека были неинфицированным контролем, из них 38% мужчин. Анализ основных компонентов (PCA) протеома плазмы медработников с подтвержденной ПЦР инфекцией SARS-CoV-2 был неотличим от анализа неинфицированных медработников за неделю до заражения COVID-19. Самое раннее обнаруживаемое нарушение совпало с первым положительным результатом теста ОТ-ПЦР. Нарушение протеома постепенно усиливалось в последующие недели, что привело к полному разделению групп, начиная с пятой недели. Кроме того, авторы отметили, что нарушение протеома плазмы сохранялось до шести недель после заражения.

Анализ исследования также выявил некоторые важные факторы протеомных нарушений, включая маркеры окислительного стресса, факторы метаболического перепрограммирования и молекулы клеточной адгезии. Исследователи не обнаружили существенной связи между уровнями анти-спайковой субъединицы 1 (S1) и анти-нуклеокапсида (NP) на исходном уровне у пациентов со стойкими симптомами в течение 12 месяцев. В рамках исследования один из наиболее предсказуемых стойких симптомов был связан с антикоагулянтным амилоидным предшественником белка (APP).

Анализ путей обогащения образцов медицинских работников, у которых была нетяжелая инфекция SARS-CoV-2, выявил дифференциально обогащенные белки, координированные вокруг путей метаболизма липидов, атеросклероза и холестерина. Другие пути, связанные с этими образцами HCW, включали каскады комплемента, аутофагию, коагуляцию и пути функции лизосом. Кроме того, исследователи задокументировали, что траектория E-селектина в плазме демонстрирует самую сильную корреляцию с тяжестью симптомов. Это открытие согласуется с предыдущими данными о причастности эндотелиальных маркеров, таких как Е-селектин, к тяжести инфекции SARS-CoV-2.

Кроме того, исследователи показали, что сигнатурные биомаркеры во время сероконверсии для SARS-CoV-2 были связаны с сохранением симптомов в течение одного года. Наиболее прогностическим биомаркером по коэффициенту Джини был HSCB. Этот железо-серный кластерный белок биогенеза участвует в эритропоэзе и гемопоэзе. Он высвобождается в кровь вторично из-за разрушения митохондрий в результате разрушения эритроцитов, опосредованного COVID-19.

HSCB также ранее ассоциировался с повреждением тканей и нарушением иммунитета, что объясняет отмеченную связь с постоянными симптомами. Таким образом, исследователи, вероятно, обнаружили суррогатные признаки возможного легкого нарушения функции легких.

Выводы

Текущее исследование показало, что умеренная или легкая инфекция SARS-CoV-2 может нарушить протеом плазмы примерно на шесть недель. Тем не менее, протеомная сигнатура плазмы во время сероконверсии служила биомаркером, помогающим различать людей, которые с большей вероятностью будут страдать от стойких симптомов на более поздней стадии.