百趣代謝組學文獻推薦，2015年在Ebola爆發之后，比爾·蓋茨在一次TED演講中提到：“未來幾十年如果有什么東西會殺死上千萬人，那更可能是高度傳染性的病毒，而非戰爭，因為我們根本沒有任何針對重大疫情的全球防御系統。”他甚至建立數據模型，模擬類似西班牙流感的病毒爆發在現代社會的情形，隨著現代社會的交通系統的快速發展，只需要幾周的時間，病毒就會開始侵入全世界各大首都城市，并造成全球性的大爆發。

結合正在經歷著的COVID-19疫情和感染及死亡數字，刺痛人心。如果說在這樣的災難中我們能有什么收獲，那就是再次拉響警鐘，我們必須為明天做好準備。百趣代謝組學文獻推薦，對于咱們科研工作者而言，病理學和疫苗的研究顯得尤為重要。小趣也在此查了幾篇用代謝組學研究病毒傳染性疾病的文章供大家參考。
 

圖1 1918年的西班牙流感模擬結果

1.中東綜合征（Middle East Respiratory Syndrome, MERS）
MERS于2012年6月出現于沙特阿拉伯，是由冠狀病毒(MERS-CoV)感染引起的一種呼吸道傳染性疾病，主要表現為非典型肺炎和急性呼吸綜合征，重癥病例可發展為急性腎衰竭而導致死亡[1,2]。該病毒可能通過密切接觸在駱駝和人及有限的人與人間傳播，死亡率高達30~40%。

百趣代謝組學文獻推薦，2016年，Nakayasu等[3]開發了MPLEx(metabolite, protein, and lipid extraction)樣本制備法，該方法簡單快速且適用于多組學的研究。基于該方法，研究者以侵染MERS-Cor的肺泡上皮細胞Calu-3為研究對象，通過蛋白組學、代謝組學和脂質組學研究，發現病毒感染過程中糖酵解/糖異生變化，以及脂肪酸、磷脂酰膽堿和神經酰胺等變化（圖2），為MERS-CorV感染人體機制的研究提供有力的數據支撐。
 

圖2 多組學代謝網路圖
 

圖3 總體流程圖

3.水痘（varicella, chickenpox）
百趣代謝組學文獻推薦，水痘是由水痘-帶狀皰疹病毒（Varicella zoster virus， VZV）初次感染引起的急性傳染病；主要發生在嬰幼兒和學齡前兒童，成人發病癥狀比兒童更嚴重；以發熱及皮膚和黏膜成批出現周身性紅色斑丘疹、皰疹、痂疹為特征，皮疹呈向心性分布；其傳染力強，水痘患者是惟一的傳染源，自發病前1～2天直至皮疹干燥結痂期均有傳染性，接觸或飛沫吸入均可傳染，易感兒發病率可達95%以上。

2018年，Kuhn M等[5]基于靶向代謝組學研究平臺，對水痘不同亞型患者及對照樣本的腦脊液樣本進行研究，發現與VZV相關的4個代謝物（SM C16:1, glycine, lysoPC a C26:1, PC ae C34:0），進一步的分析表明與VZV相關的代謝物增加可能與神經炎癥/免疫激活、神經信號和細胞壓力等相關。
 

圖4 差異代謝物結果展示

4.拉沙熱（Lassa fever, LASV）
百趣代謝組學文獻推薦，拉沙熱是一種急性、傳染性強烈的國際性傳染病，是由拉沙病毒引起，于1969年在尼日利亞東北地區的拉沙鎮發現；拉沙熱病毒潛伏期6～21天，癥狀包括全身不適、發熱、咽痛、咳嗽、惡心、嘔吐、腹瀉、肌痛及胸腹部疼痛，發熱為稽留熱或弛張熱，常見眼部和結膜的炎癥和滲出。絕大多數的人類感染表現為輕癥或無癥狀，其他表現為嚴重多系統疾病；主要通過直接接觸拉沙熱患者的血液、尿、糞便或其它身體分泌物進行傳播，還可在人之間傳播。拉沙熱總病死率1%，住院病死率接近15%。

Gale TV等[6]收集拉沙熱患者血清進行非靶向代謝組學研究，發現LASV感染對血液凝集、脂質、氨基酸和核苷酸代謝通路產生較大影響；同時，作者也發現PAF及其類似物等（圖5）可能作為潛在的生物標志物。
 

圖5 拉沙熱潛在生物標志物

5.重癥急性呼吸綜合征（SARS）
百趣代謝組學文獻推薦，SARS為一種由SARS冠狀病毒（SARS-CoV）引起的急性呼吸道傳染病，世界衛生組織（WHO）將其命名為重癥急性呼吸綜合征，于2002年在中國廣東發生。潛伏期1～16天，常見為3～5天，起病急，傳染性強，以發熱為首發癥狀，主要傳播方式為近距離飛沫傳播或接觸患者呼吸道分泌物。

Wu Qi等[7]收集感染SARS康復患者12年后的血清樣本與健康樣本進行常規代謝組學（GC-MS/LC-MS）和脂質組學分析，發現磷脂酰肌醇和溶血磷脂酰肌醇在康復患者體內升高（圖6），可能與使用高劑量的甲基強的松龍有關。
 

圖6 肌醇含量分布

參考文獻
[1] Bermingham A, et al. Severe respiratory illness caused by a novel coronavirus, in a patient transferred to the United Kingdom from the Middle East, September 2012[J]. EuroSurverill, 2012, 17(40): 20290.

[2] Zaki AM, et al. Isolation of a novel coronavirus from a man with pneumonia in Saudi Arabia[J]. N Engl J Med, 2012, 367(19): 1814-1820.

[3] Nakayasu ES, et al. MPLEx: a Robust and Universal Protocol for Single-Sample Integrative Proteomic, Metabolomic, and Lipidomic Analyses. mSystems. 2016 May 10;1(3).

[4] Eisfeld AJ, et al. Multi-platform 'Omics Analysis of Human Ebola Virus Disease Pathogenesis. Cell Host Microbe. 2017 Dec 13.

[5] Kuhn M, et al. Mass-spectrometric profiling of cerebrospinal fluid reveals metabolite biomarkers for CNS involvement in varicella zoster virus reactivation. J Neuroinflammation. 2018 Jan 17;15(1):20.

[6] Gale TV, et al. Metabolomics analyses identify platelet activating factors and heme breakdown products as Lassa fever biomarkers. PLoS Negl Trop Dis. 2017 Sep 18;11(9):e0005943.

[7] Wu Q, et al. Altered Lipid Metabolism in Recovered SARS Patients Twelve Years after Infection. Sci Rep. 2017 Aug 22;7(1):9110.