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高覆盖靶向代谢组学加速COVID-19患者血浆代谢组和脂质组变化研究

SCIEX

2020.5.28

2020年4月28日，National Science Review杂志在线发表了中科院武汉病毒所、武汉金银潭医院、华中科技大学、厦门大学、中国科学院大学等多单位和迈维代谢合作的题为“Plasma Metabolomic and Lipidomic Alterations Associated with COVID-19”(小编译为: 与COVID-19相关的血浆代谢组和脂质组变化)的研究论文。本研究揭示了患者血浆代谢组和脂质组的显著变化，为危重症患者的治疗提供重要指导，及新型冠状病毒肺炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19，简称“新冠肺炎”）的发病机理提供了重要的资源。

论文标题截图（点击观看原文）

研究背景

2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行已成为全球性公共卫生危机，由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起。严重的冠状病毒患者是该病死亡的主要原因，所以，重症和危重患者的早期发现和有效治疗仍然存在很大挑战。先前的研究表明，各种疾病，包括病毒感染，都会引起人体血浆中代谢物的显著变化。本研究通过对COVID-19患者血浆代谢组进行定性和定量分析，揭示COVID-19患者体内代谢物变化规律，获得一些生物标志物，有望为预测轻症患者向重症发展，甚至导致死亡事件提供导向；同时也为治疗提供了潜在的靶点，也为进一步研究COVID-19的发病机制提供了重要的资源。

研究策略

从武汉金银滩医院收集确诊患者和健康志愿者的血浆，进行分组（健康组、轻症组、重症组、危重组、治疗恢复组），采用SCIEX QTRAP® 6500+ LC-MS/MS系统对血浆样品中的代谢物和脂质成分的进行定性和定量分析，并利用统计学中正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）法找到了与新冠肺炎病程密切相关的162种代谢物（大多降低）和157种脂质（大多升高），包括氨基酸、有机酸、脂肪酸、甘油酯、磷脂等，用于新冠肺炎疾病诊断的潜在生物标记物。而年龄或性别对血浆代谢物的影响不明显。这对COVID-19发病机制的认识，加速疾病生物标志物的鉴定和诊断分析的发展，并提供潜在的治疗策略有着重大意义。

研究结果

本研究对健康组，轻症组，重症组，危症组进行全谱代谢物分析，并通过对各组间差异代谢物的筛选发现，随着新冠肺炎病情的发展（M→ F或F1→ F4），代谢物的变化数量从87种增加到162种，并且以下调为主，显著变化的代谢物主要是氨基酸、有机酸、核苷酸。

脂质组分析表明，随着病情的发展，发生显著变化的脂质逐渐增多（111种-157种），并且以上调为主，主要涉及到甘油脂类，磷脂类和脂肪酸。研究人员还发现，与健康人群相比，治愈后的新冠肺炎患者血浆中多种代谢物和脂质依然存在显著变化。这一发现能够为患者的病情监控和愈后治疗提供重要依据，说明正在康复的COVID-19患者仍然需要更好的营养和护理，这样有助于他们更快、更完全地从疾病中康复。

通过对差异代谢物和脂质地进一步分析，发现COVID-19患者的代谢物和脂质变化与疾病进程具有显著相关性，并且筛选到一些有望成为疾病诊断生物标志物的代谢物和脂质，为治疗提供潜在靶点。这些代谢物主要涉及到能量代谢和肝功能障碍，这一发现有助于对重症及危症患者的治疗提供很好的指导，避免医疗资源的浪费。

基于SCIEX QTRAP质谱的高覆盖靶向代谢组学方案

QTRAP质谱平台整体优势：

更高灵敏度的定量能力

扩展的动态线性范围

更快速的扫描速度和极性切换速度

内置QTRAP质谱功能同时实现定量和定性

基于采用SCIEX QTRAP® 6500+ LC-MS/MS系统高灵敏度、高精确性、高重现性、亲水性亲脂性全覆盖、准确定性和定量的分析平台，相比于高分辨质谱，灵敏度提高10-100倍，鉴定物质数量提高4倍。原因在于采用SCIEX QTRAP® 6500+ LC-MS/MS系统的高灵敏度MRM定量模式既保障了定量的准确性又避免遗漏体内含量极低但功能十分重要的代谢物，其超高定性灵敏度EPI（增强子离子扫描）定性模式又提供了多维度定性功能，保证了定性的超高准确性。

高覆盖靶向代谢组学方案优势：