文章集锦 | “新冠”下的代谢组学及多组学研究

细数2020年，“新冠”毫无疑问霸占了各大新闻头条，也成为各行各业关注的重点，工业、商业、服务业都随着新冠而出现波动。新冠肺炎大流行同样冲击了2020年的科学界。

以COVID-19为关键词在NCBI进行搜索，结果显示2020年发表新冠文章88705篇，实际根据Dimensions数据库的统计，新冠论文可能在12月初就超过了20万篇。而2021年已发表5797篇，以此趋势， 新冠研究仍然会是2021年研究重点 。

小迈分别以 COVID-19及RNA-seq、Proteomics、Metabolite、Microbiota 为关键词在NCBI进行搜索，发现组学研究文章共933篇，各组学发表文章数量差异不大，但 质谱应用文章（代谢组、蛋白组）占据半壁江山 。

作为质谱应用重要领域之一， 代谢组学 发挥了不可忽视的作用。 代谢组学（Metabolomics）即细胞、组织或整个生物体中小分子代谢物的综合图谱，是系统生物学的组成部分 。

代谢与疾病密不可分 ，代谢紊乱会引起多种疾病，疾病发生从而引起代谢紊乱，往往不能清晰分辨疾病发生和代谢紊乱的先后顺序，两者相依相存。 代谢组学 在过去的二十年里经历了快速的技术演变， 可应用于定义疾病的预测生物标志物 ，并日益成为了解其病理生理机制的蓝图。 代谢组学同样可在“新冠” 研究 中发挥重要作用 。

接下来，小迈会对统计到的10篇高分新冠代谢组及多组学研究文献进行逐一分享：

2020年10月，Signal Transduction and Targeted Therapy杂志在线发表了华中科技大学同济医学院协和医院妇产科和武汉病毒学等合作的研究进展“Omics study reveals abnormal alterations of breastmilk proteins and metabolites in puerperant women with COVID-19”。本研究收集了 4名 COVID-19产妇和 2名 健康产妇分娩后3天的 初乳 样本，通过应用蛋白质组学、脂质组学和代谢组学分析来评估初乳样品，揭示了与新冠肺炎相关的母乳蛋白和代谢的显著变化。新冠肺炎患者母乳中变化的蛋白主要集中在免疫应答方面，AAAs被微生物代谢的下游代谢产物也发生了显著改变。母乳成分的变化可能反映了母亲对新冠肺炎病毒的全身生理反应，或者是由SARS-CoV-2介导的对母乳生产和/或乳腺分泌的影响引起的。这项工作表明，这种缺乏免疫相关成分的母乳可能不利于新生儿在早期建立免疫防御。 本文代谢组学检测及生物信息分析由迈维代谢提供。

原文链接： 客户文章 | 多组学研究揭示COVID-19对产妇母乳蛋白质和代谢物的异常改变

2020年12月，复旦大学生命科学与人体表型研究所基因工程国家重点实验室上海公共卫生临床中心的研究人员对 83名 受试者（16名重度病例，50名轻度病例和17名健康对照）的 外周血和血浆 样本进行了 转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析 。研究发现，大量基因、蛋白质、代谢物和exRNAs与各种临床参数表现出强烈的关联。轻度和重度患者中多组组织特异性蛋白质和exRNAs差异显著，表明COVID-19对组织功能有潜在影响。与健康对照组相比，在轻度和重度患者中，三羧酸循环（TCA）和糖酵解途径显著下调。相反，在COVID-19患者中，宿主防御途径（例如T细胞受体信号传导途径）表达活性升高。此研究表明以基因、蛋白质和exRNAs作为潜在的生物标志物，可能有助于预测SARS - CoV - 2感染的预后。

2020年12月，来自加利福尼亚大学的Shen Li等人通过转ACE2基因构建了SARS-CoV-2诱导的严重全身毒性的小鼠模型，这些小鼠在7天内体重骤减，病情严重，多个器官出现氧化磷酸化和三羧酸(TCA)循环的代谢抑制，嗜中性粒细胞增多、淋巴细胞减少和脾萎缩，这是人类COVID-19常见的表型。研究人员对 外周血 进行 代谢组学 分析，确定了一组TCA循环代谢物作为氧化磷酸化抑制的生物标志物。此外，SARS-CoV-2诱导DNA甲基化的表观遗传变化，从而影响免疫应答基因的表达，可能在一定程度上参与了COVID-19的发病机制。该研究表明，SARS-CoV-2诱导的代谢重编程和内部器官的表观遗传变化可能导致新冠肺炎的系统性毒性和致死性。

2020年7月，Thomas T等研究人员采用靶向和非靶向 代谢组学 技术对 33例 COVID-19患者以及 16例 健康对照者的 血清 样本进行了分析。研究确定了调节炎症和免疫的犬尿氨酸途径中色氨酸代谢的改变。色氨酸代谢的这些变化与白细胞介素-6 (IL-6)水平相关。在受感染的患者中也发现了广泛的氮代谢失调，大多数氨基酸的水平发生了改变，同时氧化剂应激(如甲硫氨酸亚砜、胱氨酸)、蛋白水解和肾功能障碍(如肌酸、肌酸酐、多胺)的标记增加。还观察到葡萄糖和游离脂肪酸的循环水平增加，这与碳稳态的改变一致。总之，这项研究确定了氨基酸和脂肪酸代谢是新冠肺炎发病的相关因素，并提供了临床严重程度的潜在标志和潜在的治疗靶点。

2020年12月，来自巴黎萨克雷大学的S Grassin-Delyle等研究人员对于 40例 急性呼吸窘迫综合征患者（28例为COVID-19） 呼出的气体 进行 代谢组学分析 。在多变量分析中，研究者确定了COVID-19的特征性呼吸图，可以区分COVID-19和非COVID-19急性呼吸窘迫综合征，准确率为93%（灵敏度:90%，特异性:94%，AUC:0.94-0.98）。COVID-19患者中最主要的挥发性化合物是甲基戊烯-2-烯醛、2，4-辛二烯-1-氯庚烷和壬醛。本研究表明，对呼出气中甲基戊烯-2-烯醛、2，4-辛二烯-1-氯庚烷和壬醛的实时、非侵入性检测可以识别COVID-19的ARDS患者。

2020年6月，Thomas T等人员结合了最新的 代谢组学、蛋白质组学和脂质组学 方法，研究了COVID-19对 23名 健康受试者和 29名 新冠肺炎患者 红细胞 的影响。研究发现，新冠肺炎患者的红细胞糖酵解中间体水平增加，伴随着锚蛋白、血影蛋白β的氧化和断裂。此外，脂质代谢显著改变，特别是短链和中链饱和脂肪酸、酰基肉碱和鞘脂。尽管如此，红细胞计数、红细胞压积和平均红细胞血红蛋白浓度等临床血液学参数没有显著变化，平均红细胞体积仅略有增加。综上，该研究表明SARS-CoV-2感染对红细胞结构膜蛋白和脂质水平稳态具有显著影响。

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