生物芯片點(diǎn)樣儀助甲型流感病毒感染的體液免疫差異化研究

SARS-CoV-2 與甲型流感病毒（IAV）均為嚴(yán)重威脅人類健康的呼吸道疾病。截至目前，COVID-19 全球感染人數(shù)已超過2.42億，死亡近500萬，且病毒持續(xù)變異出 Alpha、Beta、Delta、Omicron 等亞型，其中 Omicron 及其亞變體是當(dāng)今全球的主流毒株。IAV自1918年以來共引發(fā)過四次大流行（如西班牙流感、香港流感等），現(xiàn)為季節(jié)性流行病。這兩種疾病的臨床癥狀相似（如發(fā)熱、咳嗽），傳播途徑均以飛沫和接觸傳播為主，但 COVID-19 死亡率（3%-4%）顯著高于 IAV（<1%），且急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）、凝血功能障礙等并發(fā)癥發(fā)生率更高，易與重癥流感混淆，給臨床診斷和治療帶來挑戰(zhàn)。免疫系統(tǒng)在兩種病毒感染過程中起關(guān)鍵作用。在體液免疫層面，SARS-CoV-2 感染常伴隨細(xì)胞因子風(fēng)暴和急性期反應(yīng)物（APRs）異常升高，淋巴細(xì)胞數(shù)目、抗體表達(dá)水平均發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。然而，目前對(duì)兩種病毒感染的自身抗體（AABs）譜、APRs 特征及血清學(xué)應(yīng)答差異認(rèn)識(shí)不足，限制了標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)、疫苗研發(fā)以及臨床治療。因此，亟需通過功能蛋白質(zhì)組學(xué)解析二者在體液免疫應(yīng)答方面的差異。

 

文章題目為“Humoral Response Profile in SARS-CoV-2 Infection: Differences across Virus Strains and Influenza”于2025年7月發(fā)表在Journal of Proteome Research雜志，作者來自于西班牙薩拉曼卡大學(xué)癌癥研究中心。

作者對(duì)93個(gè)病例進(jìn)行分析，分別是：SARS-CoV-2 野生型（武漢株）來自2020 年第一波疫情中輕、中、重度患者，入院當(dāng)天采血，30例；SARS-CoV-2 變異株（Beta、Gamma、Delta、Omicron 等）第三至第六波疫情康復(fù)患者，確診后3個(gè)月內(nèi)采血，38例；IAV（H1N1、H3N2）2015-2016 及 2016-2017 年冬季康復(fù)患者，確診后3個(gè)月內(nèi)采血，25例；樣本均來自荷蘭國(guó)家公共衛(wèi)生與環(huán)境研究所。所有樣本均采集靜脈血，分離血漿后于- 80℃保存。

急性期反應(yīng)物（APRs）檢測(cè)：使用ArrayJet Marathon（新型號(hào)Mecury）生物芯片點(diǎn)樣儀將可識(shí)別24種急性期反應(yīng)物（APRs）的抗體點(diǎn)印在功能化修飾的載玻片上，玻片包含 7 個(gè)相同的子陣列，每個(gè)子陣列有 432 個(gè)樣品點(diǎn)，每種抗體 3 個(gè)重復(fù)。此外，所有子陣列中均包含陽性對(duì)照（Cy3、生物素和抗生物素抗體）和陰性對(duì)照（GST 抗體、PBS、清洗緩沖液、點(diǎn)樣緩沖液和封閉緩沖液）。血清生物素化后與抗體微陣列進(jìn)行孵育，并通過SensoSpot 熒光掃描儀對(duì)玻片進(jìn)行掃描和數(shù)據(jù)分析（圖1）。
 

自身抗體（AABs）譜分析：使用ArrayJet Marathon（新型號(hào)Mecury）生物芯片點(diǎn)樣儀將編碼 30 種不同蛋白的cDNA點(diǎn)印在玻片上，利用無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，在陣列表面原位轉(zhuǎn)錄和翻譯生成蛋白質(zhì)。玻片包含 6 個(gè)子陣列，每個(gè)子陣列有 144 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)體積200 皮升。隨后用 5% 牛奶封閉玻片10 分鐘，并將血清樣本以 1:100（v/v）的比例稀釋，在室溫下振蕩孵育 30 分鐘。然后用 0.05% PBST清洗3次，每次 5 分鐘，隨后加入 Alexa Fluor 647 標(biāo)記的羊抗人 IgM 和 Cy3 標(biāo)記的驢抗人 IgG（稀釋比例 1:1000），孵育 20 分鐘。最后使用 0.05% PBST清洗3次（每次 5 分鐘），并用蒸餾水洗滌1次，離心干燥后，使用微陣列掃描儀進(jìn)行掃描和數(shù)據(jù)分析（圖1）。

 

圖1：檢測(cè)流程如上圖
 

 

圖 2. 對(duì) COVID-19 和流感患者急性期反應(yīng)物進(jìn)行評(píng)估。A. 比較兩種病毒感染的各急性期反應(yīng)物的箱線圖（p 值：* < 0.05；** < 0.01）。紅色代表 COVID-19 樣本，綠色代表流感樣本。y 軸表示 z 分?jǐn)?shù)。B. 急性期反應(yīng)物顯著變化的火山圖（p 值 < 0.05）。藍(lán)色代表在 COVID-19 患者中升高的急性期反應(yīng)物，紅色代表在流感病毒感染中升高的急性期反應(yīng)物，綠色代表無顯著變化。x 軸表示 Z 比率，y 軸表示 -log10(p 值)。

 

圖 3. A. 武漢SARS毒株中 SARS-CoV-2 表位的陽性頻率。B. SARS突變型中 SARS-CoV-2 表位的陽性頻率。每個(gè)點(diǎn)代表一種被抗體特異性識(shí)別的表位。藍(lán)色表示由 IgM 抗體檢測(cè)到的表位，紅色表示由 IgG 抗體識(shí)別的表位。曲線表示每種蛋白質(zhì)中陽性表位的分布情況。x 軸表示根據(jù)每種蛋白質(zhì)在每組中檢測(cè)到的命中次數(shù)劃分的 SARS-CoV-2 蛋白質(zhì)區(qū)間。y 軸顯示每種肽相對(duì)于所確定蛋白質(zhì)的相對(duì)頻率（%）。

 

該研究明確了 SARS-CoV-2 與 IAV 感染后體液免疫標(biāo)志物的差異（如 CALCA、IL-8、RET4 等），為兩種易混淆疾病的鑒別和診斷提供了理論依據(jù)，有助于提高臨床診斷準(zhǔn)確性；A1AT（抑制 SARS-CoV-2 刺突蛋白與細(xì)胞膜融合）在 SARS-CoV-2 感染中表達(dá)升高，提示其可能作為潛在的治療靶點(diǎn)；凝血因子（FGA、F2）表達(dá)異常提示抗凝治療可能對(duì)重癥 COVID-19 患者有益；TNFRS1A 異常表達(dá)為抗 TNF-α 療法在 COVID-19 中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。不同毒株的血清學(xué)應(yīng)答特征，尤其是變異株對(duì) RBD 的 IgG 應(yīng)答優(yōu)勢(shì)，為多價(jià)疫苗設(shè)計(jì)（針對(duì) RBD 和 S 亞基）提供參考。
 

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jproteome.4c00935

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