澳大利亞國家表型組學中心定量核磁共振和質譜分析平臺，對急性新冠肺炎后期綜合征（PACS）進行風險評估和縱向監測
 
澳大利亞珀斯，2021年5月20日報道。一項關于新冠肺炎表型和后續表型轉換的臨床研究合作發現，在急性新冠肺炎階段三個月后，患者血液樣本中的分子特征出現了短暫和持續的系統性變化。通過結合核磁共振（NMR）波譜和質譜（MS檢測平臺，對上述生化異常進行了非標記的定量檢測，發現其與持續的新冠肺炎長期癥狀（Long COVID）有關。長期癥狀在急性感染后持續存在，即使是在感染6個月以后，也可能影響超過一半的新冠肺炎康復患者。
默多克大學的澳大利亞國家表型組學中心（ANPC）與其他學術醫療中心合作，以布魯克（Nasdaq: BRKR）為主要技術合作伙伴，近期宣布并發表了一系列關于患者血漿中急性疾病和急性新冠肺炎后期綜合征的分子表型組學研究的開創性論文（原文鏈接）。
 
定量核磁共振和質譜檢測的綜合平臺（僅供研究使用），揭示了急性新冠肺炎引起的代謝異常、代謝標志物與細胞因子的相互作用，以及脂蛋白與炎癥標志物的相互作用。該平臺能夠創建表型轉換標志物的多檢測方法，這些標志物在疾病發展過程中發生顯著變化。該分子表型組學檢測方法可以衡量患者康復的程度，或新出現的慢性PACS風險，例如新發糖尿病或新發動脈粥樣硬化，以及其它持續或重新出現的癥狀，包括慢性疲勞、"腦霧（brain fog）"和許多其它已被報道的新冠肺炎長期癥狀。
對新冠肺炎非住院和輕癥患者進行的急性期后隨訪研究表明，大多數的受訪患者在三個月后并沒有恢復到正常的健康或正常的生化狀態。 PACS，也被稱為“新冠肺炎長期癥狀（Long COVID）“持續存在，其特點是急性感染后出現持續的癥狀和功能性健康障礙。超過57%的受訪患者在急性期后六個月內出現一種或多種癥狀，而基于核磁共振和質譜的表型轉換檢測方法揭示其中許多患者存在代謝異常。
默多克大學健康未來研究所副校長兼ANPC主任，Jeremy Nicholson 教授解釋說：“對血漿進行先進的核磁共振和質譜篩查為復雜的新冠肺炎系統模式提供了補充見解。在隨訪的病人中，我們發現他們有多種部分恢復表型，還有多種、不同的生化異常。我們還注意到，大多數隨訪的新冠肺炎患者無論是否仍有癥狀，都存在代謝異常，但有癥狀的患者在統計上更有可能出現生化異常”。
 
他繼續說道：”這是一種極其危險的疾病，它不僅奪去了許多生命，而且正如我們所發現的那樣，即使對于癥狀相對較輕的初始病例，新冠肺炎可能在未來很長一段時間內對部分病人產生嚴重的健康后果。“
大多數患者在急性期后的三個月都有各種血液代謝異常，在六個月時有癥狀的和無癥狀的代謝情況仍有不同。研究人員發現，新冠肺炎患者血液中的血漿脂蛋白在感染期間發生了變化，更接近于通常在糖尿病和動脈硬化患者中發現的模式。一些異常情況在隨訪的病人中有所減少，并且是可逆的，而與肝臟、能量代謝和神經病變有關的標志物往往不能完全逆轉。
 
最新的研究與ANPC早期研究結果一致，顯示出新冠肺炎是一種具有多器官影響的系統性疾病。基于血漿的脂蛋白和代謝圖譜上的表型轉換而建立的分子表型生物標志物，可以對疾病的進展、嚴重程度和治療進行評估。這突出了對康復患者進行PACS影響和長期健康風險的縱向研究的重要性。
 
ANPC設計了一種新型的弛豫和擴散編輯核磁共振方法，完善了信號的選擇性，并因此發現了來自超分子團塊的新型磷脂信號。Nicholson 教授補充道："這是對復雜的血漿譜圖進行動力學編輯，以提高診斷程序選擇性的首個例子，并為其它核磁共振方法以分子的動力學和濃度為基礎開發診斷程序打開了大門。”
布魯克應用、工業和臨床部門的首席技術官 Manfred Spraul 博士評論道：”這些發現凸顯了核磁共振和質譜分析的綜合平臺在PACS風險篩選方面的潛力。我們的研究方法對于個性化分子表型的表征是強健且可轉移的，因而為理解新冠肺炎的長期影響提供了更好的途徑。這些分子表型的見解有望支持更好的新冠肺炎急性期后的患者管理，以加快患者的康復速度，并減少醫療成本。”
新冠肺炎表型轉換和表型恢復的特征是由核磁共振和質譜聯合分析的，它們為為心臟病、代謝性疾病、糖尿病、腎病、肝功能、神經系統影響和炎癥的潛在生物標志物提供了補充見解。
布魯克正在歐洲開展對這套集成的核磁共振+質譜臨床研究測定方法的驗證，旨在開發PACS個性化風險篩查和縱向患者監測的臨床診斷方法。
 
位于西班牙 Bilbao的 CIC bioGUNE 首席研究員 Óscar Millet 博士評論道：”作為歐洲精準醫療的主要臨床研究實驗室之一，我們認為，借助于高性能核磁共振和質譜技術的PACS研究具有巨大潛力。我們是ANPC領導的國際新冠肺炎研究網絡的活躍成員。使用ANPC和布魯克開發的標準化操作程序和統一的研究方法，我們能夠對西班牙患者隊列進行PACS研究，并在分析和生物學水平上與ANPC的數據進行交叉驗證。“
 
這些研究使用集成在ANPC二級生物安全實驗室的 Avance™ IVDr 核磁共振代謝分析系統，以及布魯克和 CIC bioGUNE 體外診斷核磁共振研究（IVDr）技術方法進行。ANPC 還為其分子表征實驗室配備了最先進的質譜儀，包括布魯克Impact II和TimsTOF™ Pro QTOF-MS，以及一個solariX™ MRMS系統。
  由默多克大學領導的澳大利亞國家表型組學中心（ANPC）將不僅在澳大利亞，而且在全球改變人們的壽命和生活質量。ANPC的工作幾乎支持所有的生物科學領域。它跨越了傳統的研究領域并培養了一種新的、更具協作性的科學研究方法。長遠來看，ANPC希望搭建人類疾病研究的“全球地圖集”，從而洞察將惠及全球每一個人的未來健康風險。作為南半球唯一的此類研究機構，ANPC匯集了5所西澳大利亞高校和前沿的健康醫學研究機構。它還與國際表型組學中心網絡相連接，在農業和環境科學也有著廣泛應用。ANPC將珀斯和西澳大利亞定位為精密醫學領域的國際領導者，并在疾病預測、診斷和治療上實現重大飛躍。它也是默多克大學健康未來研究所的一部分。
  位于西班牙Bizkaia科技園的bioGUNE研究中心是一家生物醫學研究機構，專注于發展尖端結構、分子和細胞生物學相關研究，特別是疾病的分子基礎研究，以用于開發新的診斷方法和先進療法。CIC bioGUNE被認定為"Severo Ochoa卓越中心"，這是西班牙對卓越中心的最高認可。CIC bioGUNE配備了最先進的代謝組學分析設備，包括兩臺布魯克IVDr NMR波譜儀和一臺Impact II質譜儀。CIC bioGUNE正在主導一個宏大的精準醫療項目（Akribea），以開發改進的個性化診斷方法。Akribea項目將在幾年內針對巴斯克地區的部分人口（10.000名受試者）建立一個樣本/數據庫、附屬的生物樣本庫以及數據挖掘能力。
  布魯克致力于支持科學家取得突破性的科學發現并開發新的應用以提升人類的生活質量。布魯克的高性能科技儀器以及高價值分析和診斷解決方案，讓科學家能夠在分子、細胞和微觀層面上探索生命和材料的奧秘。通過和用戶的緊密合作，布魯克致力于科技創新、提升生產力并實現用戶的成功。我們的業務領域包括生命科學分子研究、應用和藥物應用、顯微鏡和納米分析、工業應用、細胞生物學、臨床前成像、臨床表型組學、蛋白質組學研究以及臨床微生物學等。
 
參考文獻
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3. Lodge S, Nitschke P, Kimhofer T, et al. Diffusion- and Relaxation-Edited Proton NMR Spectroscopy of 2 Plasma Reveals a High-Fidelity Supramolecular Biomarker Signature 3 of SARS-CoV‐2 Infection Analytical Chemistry, 2021. https://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04952
4. Nathan G. Lawler et al. Systemic Perturbations in Amine and Kynurenine Metabolism Associated with Acute SARS-CoV-2 Infection and Inflammatory Cytokine Responses, Journal of Proteome Research (March 16, 2021). DOI: 10.1021/acs.jproteome.1c00052
5. Elaine Holmes, Julien Wist, et al. Incomplete Systemic Recovery and Metabolic Phenoreversion in Post-Acute-Phase Nonhospitalized COVID-19 Patients: Implications for Assessment of Post-Acute COVID-19 Syndrome, Journal of Proteome Research (May 19, 2021). https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.1c00224
本研究由Spinnaker健康研究基金會、McCusker基金會和西澳大利亞州政府贊助。