【Immunity】免疫蛋白质组学揭示新冠患者个体呼吸道免疫细胞调节异常

英国帝国理工学院国立心肺研究所研究团队近期在Immunity（IF=43.473）杂志上发表最新研究结果，重点探讨免疫系统与新冠患者呼吸道病理之间的关系。对出院后出现肺部放射学异常持续3个月以上的一组新冠患者，系统分析了呼吸道和外周血中免疫细胞和蛋白质组之间的组成及相关性。与健康人相比，新冠患者恢复后呼吸道显示出活化的CD8+和CD4+组织驻留记忆（Trm）细胞的大量增加，以及单核细胞库的改变。同时也观察到的呼吸道蛋白质组也与健康人不同，与持续的细胞凋亡、屏障完整性丧失和免疫细胞富集有关的蛋白质升高。通过为期一年的随访表明，这些异常情况会随着时间的推移而消失。

研究亮点

• 感染新冠后，呼吸道显示出免疫和蛋白质组的变化；

• 新冠康复后的肺部异常与免疫学特征有关；

• 支气管肺泡灌洗液（BAL）细胞毒性T细胞的增加与上皮损伤和呼吸道疾病有关；

• 骨髓细胞和B细胞的数量与肺部CT异常的程度相关。

方法设计

接受支气管镜检查的38名患者被招募，以调查急性SARS-CoV-2感染后3-6个月新冠患者的持续呼吸道异常情况。所有患者都有持续的呼吸道症状和/或计算机断层扫描（CT）的放射性肺部异常。样本采用了外周血和BAL。根据患者住院期间使用的呼吸支持水平，将新冠患者队列分为三组：中度（不给/少给氧气）、重度（无创通气）和非常重度（有创通气）。同时用COVID-19大流行前招募的29名健康志愿者的BAL、血浆和历史流式细胞分析结果作为对照。

研究结果

新冠患者和对照组之间含量差异最大的蛋白质是甲状腺素结合球蛋白（SERPINA7）、二肽基肽酶4（DPP4）、血浆丝氨酸蛋白酶抑制剂（SERPINA5）、卡利基肽相关肽酶-6（KLK6）。淋巴管内皮透明质酸受体1（LYVE1）、安非他酮（AREG）、因子3（F3）、Fms相关酪氨酸激酶3配体（FLT3LG）、谷氨酰肽环转移酶（QPCT）、金属蛋白酶-3（MMP3）和原癌基因酪氨酸蛋白激酶Src（SRC）。

加权共表达网络分析（WGCNA）可分析潜在的蛋白质-蛋白质关系。在肺泡灌洗液样本中，显示了两个模块与病例/对照状态明显相关：

模块一：由37个蛋白质组成，是与趋化、炎症、细胞死亡和修复有关的蛋白质。其中caspase-3（CASP3）、上皮细胞粘附分子（EPCAM）、F3和MB为枢纽蛋白。F3和MB是一种与肌肉损伤有关的氧结合和释放蛋白。CASP3参与细胞凋亡，EPCAM和角蛋白-19（KRT19）表明BAL内有上皮细胞碎片，而转化生长因子A（TGFA）是一种EGFR配体，参与上皮细胞修复。这些蛋白的上调表明，后COVID-19呼吸道的主要特征之一是存在持续的上皮损伤和修复。

模块二：包含108个参与广泛生物活动的蛋白质，其中一些参与了细胞粘附和免疫细胞信号传导。这个模块中心蛋白是补体成分C1q受体（CD93）、软骨低聚物基质蛋白（COMP）、胰岛素样生长因子结合蛋白3（IGFBP3）、白细胞介素-1受体类型2（IL1R2）。LYVE1、MMP2（72 kDa IV型胶原酶）、神经细胞粘附分子1（NCAM1）、L-选择蛋白（SELL）、酪氨酸蛋白激酶受体Tie-1（TIE1）、Tenascin-X（TNXB）和Vasorin（VASN）。

基于Olink蛋白质组学的观察结果，文中又通过流式细胞和细胞计数免疫测定法在扩大队列中进行了进一步验证，肺泡灌洗液中的CXCL9、CXCL 10和CXCL 11、DPP4、白蛋白和LDH的检测趋势与Olink蛋白组学一致，并证实了因COVID-19住院的患者的在恢复后呼吸道内仍存在持续的损伤。以上结果表明，基于Olink PEA技术的蛋白质组学，不仅可以用于测量血浆/血清中的蛋白标志物，同是还可以检测肺泡灌洗液样本并得到高质量/可验证的结果。这给广大科学家提供了更广阔的研究思路，比如进行相关疾病与相关体液蛋白组以及血液蛋白组的机制研究。