2023年11月3日，Lancet子刊eBioMedicine在线发表了一项由中日友好医院曹彬教授团队、北京协和医院黄超兰教授团队、武汉金银潭医院张定宇教授团队联合开展的研究。该项研究首次基于蛋白组学在COVID-19发病后2年的时间维度动态评估生物过程恢复情况，总结出四种主要的恢复模式，为长新冠机制提供线索。同时以多系统表型驱动在重点通路中获得有潜在临床应用价值的长新冠标志物。
一、研究背景
据保守估计，全球既往感染SARS-CoV-2的人群中有10%存在长新冠，影响涉及多器官系统，已在全球范围内引起极大关注。长新冠的机制假说包括感染后组织中残留的病毒、SARS-CoV-2特异性抗体与宿主蛋白交叉反应引起的自身免疫、EB病毒再激活以及肾素-血管紧张素系统的失衡等，但目前这些假说仍需要进一步验证。目前长新冠的诊断和治疗仍具有挑战性，更加缺乏早期识别及干预的生物标志物，蛋白组学是发现长新冠相关生物标志物的重要途径。既往发表的COVID-19远期蛋白组学研究随访时间较短，且往往缺乏与临床表型数据的整合分析。因此，从更长的时间维度揭示COVID-19患者生物过程恢复模式对于研究长新冠机制至关重要，同时探究可能影响COVID-19患者远期预后的重要蛋白质有助于长新冠高危人群早期识别，以及为新干预措施的研发提供潜在靶点。
二、研究方法
本研究纳入181名2020年1月-5月在武汉金银潭医院出院的COVID-19患者及年龄、性别1:1匹配的181名未感染SARS-CoV-2的社区对照。对COVID-19出院患者发病后6个月、1年、2年三个时间点及社区对照的血浆样本进行蛋白组学检测。筛选COVID-19恢复期不同阶段与健康对照之间的差异蛋白(差异倍数大于2或小于0.5,FDR调整后P值<0.05)，进行差异蛋白通路富集分析。对COVID-19恢复期不同阶段多个时间点的通路分析结果进行整合，动态描绘不同通路的变化，筛选在长新冠中可能发挥重要作用的重点通路。将重点通路中的差异蛋白与多系统表型指标进行整合分析，包括肺功能(TLC占预计值百分比、DLCO占预计值百分比、RV占预计值百分比)、长新冠核心症状(疲劳/肌无力、嗅觉异常、味觉异常、呼吸困难)、运动能力(6分钟步行距离占预计值百分比)、肾功能(eGFR)、血糖(HbA1c)，获取同各个表型指标在至少两个连续随访时间点存在关联且关联方向一致的差异蛋白。
三、研究结果
1、研究对象基本特征
COVID-19出院患者和社区对照的平均年龄分别为57.7±11.8、57.6±12.0岁，63%的研究对象为男性。两组之间除吸烟状况、高血压和慢性肾脏疾病史外，所有标准化均数差异均低于0.10。与COVID-19出院患者相比，社区对照组吸烟比例更高(18%vs41%)。高血压(36%vs30%)、慢性肾脏疾病(4%vs2%)比例在COVID-19出院患者中略高。在181名COVID-19出院患者中，93人(51%)住院接受额外氧疗，49人(27%)住院接受高流量氧疗、无创机械通气或有创机械通气，21人(12%)入住ICU。
2.COVID-19与对照差异蛋白及通路分析
通过差异蛋白分析得到，COVID-19出院患者同社区未感染新冠病毒的对照组之间存在249个差异蛋白。相较于社区对照，COVID-19发病后6个月、1年和2年分别有172、109和73个差异蛋白。在相应三个时间点，分别有70、54和32个蛋白在COVID-19出院患者中上调，102、55和41个蛋白下调。71%的差异蛋白在2年随访时恢复至对照水平。
根据差异蛋白GO、KEGG通路分析结果，揭示COVID-19患者发病后2年四种主要的生物过程恢复模式：
①与细胞-基质相互作用和细胞骨架重塑相关的通路在感染后1年恢复至对照水平；
②大多数免疫反应、补体和凝血以及胆固醇代谢通路在感染后2年恢复到与对照组相似的状态；
③Fc受体信号通路在发病后2年仍未恢复到与对照组相似的状态；
④与神经元生成和分化相关的通路在感染后2年内持续受到抑制。
3.长新冠相关蛋白标志物
将位于上述四种生物过程恢复模式重点通路中的98个差异蛋白同各个系统表型进行关联分析，共有23个蛋白在至少两个连续随访时间点与肺功能、长新冠核心症状、运动能力、肾功能、血糖存在关联且关联方向一致。其中，11个蛋白与肺功能恢复有关，这些蛋白主要位于补体和凝血(COMP、PLG、SERPINE1、SRGN、COL1A1、FLNA和APOE)和肥厚/扩张性心肌病(TPM2、TPM1和AGT)相关通路。APOA4和LRP1这两个同时参与神经元和胆固醇相关通路的蛋白，与嗅觉异常存在关联。此外，与eGFR、HbA1c、6分钟步行距离占预计值百分比相关的标志物分别有7个(COL1A1/CFD/APOA4/FCRL5/LUM/CDH1/IST1)、7个(FLNA/ROCK2/VIM/PLXND1/FCRL5/PLG/COLEC10)、2个(TLN1/SRGN)。
本研究首次在COVID-19发病后2年的时间维度动态评估生物过程的恢复情况，确定了四种生物过程恢复模式，为长新冠的机制提供了分子层面的线索。同时，以多系统表型驱动在四种生物过程恢复模式的重点通路中获得23个有潜在临床应用价值的长新冠蛋白标志物，有助于长新冠各系统累及的高危人群早期识别，以及为新干预措施的研发提供靶点。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352396423004176
本文受到美国心脏病学家、美国国家医学院院士EricJ.Topol教授的关注并在他的twitter社交账号转发该文章。
中日友好医院曹彬教授，北京协和医院黄超兰教授，武汉金银潭医院张定宇教授为本论文的共同通讯作者。中日友好医院谷晓颖、张婉莹，协和医院王思媛，武汉金银潭医院李彩虹，中国医学科学院病原所郭丽为本论文的共同第一作者。
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