代謝組學在埃博拉病毒發(fā)病機制及組合生物標志物的發(fā)現(xiàn)中的應用
研究團隊收集了11個EVD感染幸存者，從初步診斷至康復的一系列樣本共計29例、9個EVD致死患者死亡前樣本以及10個健康的志愿者對照樣本。代謝組學文獻分享，對患者的血漿樣本和外周血單個核細胞（PBMCs）進行了基于代謝組學、脂質組學、蛋白組學等的多組學分析，以研究不同患者對埃博拉病毒反應存在差異的機制，并尋找感染EVD死亡病例的生物標志物。
圖1 EVD患者及志愿者樣本采集
圖2 多組學實驗設計及流程
代謝組學文獻分享，滅活后的樣本加入150μL含有10%胎牛血清（FBS）和1x青/鏈霉素（penicillin/streptomycin cocktail）的MEM培養(yǎng)基進行病毒檢測，結果表明兩種方法均可有效滅活埃博拉病毒。
首先是對患者細胞因子和病毒量的分析，代謝組學文獻分享，EVD致死患者體內(nèi)病毒量要明顯高于EVD幸存者，而且血漿中白細胞介素-6 (IL-6)和腫瘤壞死因子(TNF)高于EVD幸存者，而EVD幸存者與對照組的比較中發(fā)現(xiàn)IL-6、TNF和白細胞介素-10（IL-10）的含量顯著升高，并隨著疾病的治愈在逐漸減低。
圖3 病毒量和細胞因子分析
由于此前對于埃博拉病毒導致宿主的代謝反應知之甚少，作者先進行了代謝組學的分析，通過代謝組學的檢測發(fā)現(xiàn)的最明顯的一個現(xiàn)象是EVD致死患者血漿中游離氨基酸的含量下降的非常顯著，說明在EVD致死患者體內(nèi)免疫細胞被激活了，同時蔗糖的含量顯著上升，可能是由于EVD導致的腸組織損傷使蔗糖無法被分解而導致的積累。
圖4 血漿中代謝物的變化
由于血脂成分的改變和諸如敗血癥之類炎癥類疾病有關，代謝組學文獻分享，作者進一步通過脂質組的分析發(fā)現(xiàn)EVD感染后會導致DG和PE脂質含量上升，PC、PI和LPE類脂質含量下降。代謝組學文獻分享，同時EVD致死患者和幸存者血漿中脂質類型也有所不同，EVD幸存者血漿中PS、PG和MG類脂質的含量較低。
圖5 血漿中脂質的變化
通過對患者體內(nèi)差異蛋白的通路富集分析，代謝組學文獻分享，發(fā)現(xiàn)EVD感染后“細胞粘附分子”通路會被富集，與健康對照組相比EVD致死患者以及幸存者血漿中“細胞粘附分子”通路均被高度富集，包括內(nèi)皮細胞、巨噬細胞和中性粒細胞上均發(fā)現(xiàn)粘附分子顯著上調(diào)。代謝組學文獻分享，結合PBMC轉錄組的數(shù)據(jù)，作者推測血漿中TNF含量上升促使EVD致死病例的髓細胞更容易發(fā)生壞死性凋亡。
圖6 血漿蛋白中蛋白組的變化
最后，作者結合多組學數(shù)據(jù)、細胞因子和臨床指標試圖挖掘生物標志物，使用LOOCV法從上述指標中篩選了11個biomarker，代謝組學文獻分享，聯(lián)合這11個biomarker能夠有效地區(qū)分EVD致死患者和EVD幸存者樣本。
圖7 生物標志物的篩選
代謝組學文獻分享，總的來說，本文的研究團隊通過結合多組學技術深入挖掘了埃博拉病毒致病的致死機制，并結合多組學數(shù)據(jù)構建了一套生物標志物組合，從而有助于改善那些高�；颊叩念A后治療。
