高通量芯片點樣儀在SARS-CoV-2 IgG抗體評估中的應用

2019年12月，全球首次發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的病原體是嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)，截至2022年6月23日，全球已有確診病例5.3911億例，死亡632萬例。

SARS-CoV-2屬于乙型冠狀病毒，其基因組主要編碼4個結(jié)構(gòu)蛋白（S-刺突蛋白，是細胞受體主要的結(jié)合位點，在病毒附著、融合和進入靶細胞中起重要作用；E-包膜糖蛋白；M-膜蛋白，負責營養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運輸、新生病毒出芽釋放以及病毒外包膜的形成；N-核衣殼蛋白，主要負責RNA的復制）、15個非結(jié)構(gòu)蛋白(Nsp1-10和Nsp12-16)以及8個輔助蛋白。血清學檢測發(fā)現(xiàn)，在無癥狀感染者和感染新冠一周內(nèi)的患者體內(nèi)，針對SARS-CoV-2的S或N蛋白的IgM、IgG和IgA抗體明顯增多。此外，自身的抗體水平與疾病進展、感染程度也息息相關。但是關于新冠病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白和輔助蛋白的相關研究較少，臨床上對于其在患者體內(nèi)的動態(tài)變化過程也知之甚少。
 
該文章于2022年發(fā)表在Journal of Advanced Research雜志，由上海交通大學陶生策教授團隊與華中科
技大學范雄林教授團隊共同完成。研究者用自身免疫抗體IgG的應答去評估COVID-19患者的愈后狀態(tài)。在本研究中，作者假設抗SARS-CoV-2 IgG抗體水平可以幫助預測患者的感染程度以及生存率，同時采用蛋白質(zhì)組學芯片技術進行血清學檢測。為了提高檢測的通量和速度，作者構(gòu)建了一個含有20種待測病毒重組蛋白芯片，使用臨床血清樣本進行蛋白微陣列檢測。樣本采集于2020年2月17日到2020年4月28日之間，經(jīng)武漢同濟醫(yī)院核酸檢測陽性，并結(jié)合臨床影像學肺部CT診斷確診為新冠病毒確診病例的患者，共1034例包含524例女性，510例男性。蛋白芯片檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)IgG對大多數(shù)非結(jié)構(gòu)蛋白和輔助蛋白有明顯的響應，這提示NSP1,NSP4,NSP7,NSP8,NSP9,NSP10,RdRp,NSP14 and ORF3b，ORF9b可能成為臨床潛在的監(jiān)測疾病進展和預測治療效果的生物標志物。 圖1：(1)作者使用ArrayJet Super Marathon在硝化纖維素(NC)載玻片上進行高通量蛋白點樣.玻片分為14個相同的矩陣,每個矩陣包含20種待測蛋白,谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶陰性對照以及IgG和ACE2-Fc陽性對照,點樣好的玻片封閉3小時后,-80℃儲存?zhèn)溆?實驗時在載玻片上放置一個含有14個獨立腔室的橡膠墊圈對14個矩陣進行隔斷,使用患者和健康人的血清進行孵育,熒光二抗使用Cy3-標記的goat anti human IgG,后期采用熒光掃描儀進行熒光強度統(tǒng)計分析,找到相關潛在靶點；(2)統(tǒng)計直方圖表明新冠患者死亡病例血清中IgG抗體對相關蛋白的應答強于新冠生存者。 圖2：對1034例COVID-19患者和601名健康人在蛋白芯片上進行IgG反應,發(fā)現(xiàn)10種非結(jié)構(gòu)和輔助蛋白在不同組別間存在明顯差異。 圖3：對1034名患者進行生存率曲線分析發(fā)現(xiàn)高表達10種非結(jié)構(gòu)和輔助蛋白的死亡風險高于低表達組。

本篇文章的數(shù)據(jù)結(jié)果驗證了作者的假設，證實了IgG抗體具有較高的預測效能，同時找到了新冠病毒相關的潛在生物標志物，并且提供了蛋白質(zhì)組學芯片的一種新應用--通過血清IgG反應來預測COVID-19患者的感染程度和健康狀態(tài)。除此之外，患者體內(nèi)高表達8種非結(jié)構(gòu)蛋白和2輔助蛋白會增加后期的死亡風險。本研究對提高臨床管理水平、開發(fā)有效的醫(yī)療干預手段以及疫苗研發(fā)具有一定的指導意義。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.11.014

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