Arrayjet 高通量芯片点样系统应用于抗SARS-CoV-2 IgG抗体评估
2019年12月，全球首次发现新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的病原体是严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)，截至2022年6月23日，全球已有确诊病例5.3911亿例，死亡632万例。
SARS-CoV-2属于乙型冠状病毒，其基因组主要编码4个结构蛋白（S-刺突蛋白，是细胞受体主要的结合位点，在病毒附着、融合和进入靶细胞中起重要作用；E-包膜糖蛋白；M-膜蛋白，负责营养物质的跨膜运输、新生病毒出芽释放以及病毒外包膜的形成；N-核衣壳蛋白，主要负责RNA的复制）、15个非结构蛋白(Nsp1-10和Nsp12-16)以及8个辅助蛋白。血清学检测发现，在无症状感染者和感染新冠一周内的患者体内，针对SARS-CoV-2的S或N蛋白的IgM、IgG和IgA抗体明显增多。此外，自身的抗体水平与疾病进展、感染程度也息息相关。但是关于新冠病毒的非结构蛋白和辅助蛋白的相关研究较少，临床上对于其在患者体内的动态变化过程也知之甚少。
该文章于2022年发表在Journal of Advanced Research杂志，由上海交通大学陶生策教授团队与华中科技大学范雄林教授团队共同完成。研究者用自身免疫抗体IgG的应答去评估COVID-19患者的愈后状态。在本研究中，作者假设抗SARS-CoV-2 IgG抗体水平可以帮助预测患者的感染程度以及生存率，同时采用蛋白质组学芯片技术进行血清学检测。为了提高检测的通量和速度，作者构建了一个含有20种待测病毒重组蛋白芯片，使用临床血清样本进行蛋白微阵列检测。样本采集于2020年2月17日到2020年4月28日之间，经武汉同济医院核酸检测阳性，并结合临床影像学肺部CT诊断确诊为新冠病毒确诊病例的患者，共1034例包含524例女性，510例男性。蛋白芯片检测结果发现IgG对大多数非结构蛋白和辅助蛋白有明显的响应，这提示NSP1,NSP4,NSP7,NSP8,NSP9,NSP10,RdRp,NSP14 and ORF3b，ORF9b可能成为临床潜在的监测疾病进展和预测治疗效果的生物标志物。
图1：(1)作者使用ArrayJet Super Marathon在硝化纤维素(NC)载玻片上进行高通量蛋白点样.玻片分为14个相同的矩阵,每个矩阵包含20种待测蛋白,谷胱甘肽-S-转移酶阴性对照以及IgG和ACE2-Fc阳性对照,点样好的玻片封闭3小时后,-80℃储存备用.实验时在载玻片上放置一个含有14个独立腔室的橡胶垫圈对14个矩阵进行隔断,使用患者和健康人的血清进行孵育,荧光二抗使用Cy3-标记的goat anti human IgG,后期采用荧光扫描仪进行荧光强度统计分析,找到相关潜在靶点；(2)统计直方图表明新冠患者死亡病例血清中IgG抗体对相关蛋白的应答强于新冠生存者。
图2：对1034例COVID-19患者和601名健康人在蛋白芯片上进行IgG反应,发现10种非结构和辅助蛋白在不同组别间存在明显差异。
图3：对1034名患者进行生存率曲线分析发现高表达10种非结构和辅助蛋白的死亡风险高于低表达组。
本篇文章的数据结果验证了作者的假设，证实了IgG抗体具有较高的预测效能，同时找到了新冠病毒相关的潜在生物标志物，并且提供了蛋白质组学芯片的一种新应用--通过血清IgG反应来预测COVID-19患者的感染程度和健康状态。除此之外，患者体内高表达8种非结构蛋白和2辅助蛋白会增加后期的死亡风险。本研究对提高临床管理水平、开发有效的医疗干预手段以及疫苗研发具有一定的指导意义。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.11.014
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