生物芯片點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 全球感染人數已超過2.42億，死亡近500萬，且病毒持續變異出 Alpha、Beta、Delta、Omicron 等亞型，其中 Omicron 及其亞變體是當今全球的主流毒株。IAV自1918年以來共引發過四次大流行（如西班牙流感、香港流感等），現為季節性流行病。這兩種疾病的臨床癥狀相似（如發熱、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癥發生率更高，易與重癥流感混淆，給臨床診斷和治療帶來挑戰。免疫系統在兩種病毒感染過程中起關鍵作用。在體液免疫層面，SARS-CoV-2 感染常伴隨細胞因子風暴和急性期反應物（APRs）異常升高，淋巴細胞數目、抗體表達水平均發生動態變化。然而，目前對兩種病毒感染的自身抗體（AABs）譜、APRs 特征及血清學應答差異認識不足，限制了標志物發現、疫苗研發以及臨床治療。因此，亟需通過功能蛋白質組學解析二者在體液免疫應答方面的差異。

 

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

作者對93個病例進行分析，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患者，確診后3個月內采血，38例；IAV（H1N1、H3N2）2015-2016 及 2016-2017 年冬季康復患者，確診后3個月內采血，25例；樣本均來自荷蘭國家公共衛生與環境研究所。所有樣本均采集靜脈血，分離血漿后于- 80℃保存。

急性期反應物（APRs）檢測：使用ArrayJet Marathon（新型號Mecury）生物芯片點樣儀將可識別24種急性期反應物（APRs）的抗體點印在功能化修飾的載玻片上，玻片包含 7 個相同的子陣列，每個子陣列有 432 個樣品點，每種抗體 3 個重復。此外，所有子陣列中均包含陽性對照（Cy3、生物素和抗生物素抗體）和陰性對照（GST 抗體、PBS、清洗緩沖液、點樣緩沖液和封閉緩沖液）。血清生物素化后與抗體微陣列進行孵育，并通過SensoSpot 熒光掃描儀對玻片進行掃描和數據分析（圖1）。
 

自身抗體（AABs）譜分析：使用ArrayJet Marathon（新型號Mecury）生物芯片點樣儀將編碼 30 種不同蛋白的cDNA點印在玻片上，利用無細胞蛋白質合成系統，在陣列表面原位轉錄和翻譯生成蛋白質。玻片包含 6 個子陣列，每個子陣列有 144 個點，每個點體積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 標記的羊抗人 IgM 和 Cy3 標記的驢抗人 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行掃描和數據分析（圖1）。

 

圖1：檢測流程如上圖
 

 

圖 2. 對 COVID-19 和流感患者急性期反應物進行評估。A. 比較兩種病毒感染的各急性期反應物的箱線圖（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 分數。B. 急性期反應物顯著變化的火山圖（p 值 < 0.05）。藍色代表在 COVID-19 患者中升高的急性期反應物，紅色代表在流感病毒感染中升高的急性期反應物，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。每個點代表一種被抗體特異性識別的表位。藍色表示由 IgM 抗體檢測到的表位，紅色表示由 IgG 抗體識別的表位。曲線表示每種蛋白質中陽性表位的分布情況。x 軸表示根據每種蛋白質在每組中檢測到的命中次數劃分的 SARS-CoV-2 蛋白質區間。y 軸顯示每種肽相對于所確定蛋白質的相對頻率（%）。

 

該研究明確了 SARS-CoV-2 與 IAV 感染后體液免疫標志物的差異（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，有助于提高臨床診斷準確性；A1AT（抑制 SARS-CoV-2 刺突蛋白與細胞膜融合）在 SARS-CoV-2 感染中表達升高，提示其可能作為潛在的治療靶點；凝血因子（FGA、F2）表達異常提示抗凝治療可能對重癥 COVID-19 患者有益；TNFRS1A 異常表達為抗 TNF-α 療法在 COVID-19 中的應用提供理論基礎。不同毒株的血清學應答特征，尤其是變異株對 RBD 的 IgG 應答優勢，為多價疫苗設計（針對 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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