Назад
У пациентов с COVID-19 наблюдаются различные иммунные реакции, которые приводят к различным исходам заболевания - от бессимптомной инфекции SARS-CoV-2 до летального исхода.
Изучив образцы крови почти 200 пациентов с COVID-19, исследователи обнаружили основные метаболические изменения, которые регулируют реакцию иммунных клеток на заболевание. Эти изменения связаны с тяжестью заболевания и могут быть использованы для прогнозирования выживаемости пациентов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
"Мы знаем, что существует целый ряд иммунных реакций на COVID-19, но биологические процессы, лежащие в основе этих реакций, недостаточно хорошо изучены", - говорит соавтор исследования Джихун Ли. "Мы проанализировали тысячи биологических маркеров, связанных с метаболическими путями, которые лежат в основе иммунной системы, и нашли некоторые подсказки о том, какие иммунно-метаболические изменения могут быть ключевыми при тяжелом заболевании. Мы надеемся, что эти наблюдения за иммунной функцией помогут собрать воедино картину реакций организма на COVID-19. Более глубокое понимание может в конечном итоге привести к созданию более эффективных методов лечения, которые смогут более точно воздействовать на наиболее проблематичные иммунные или метаболические изменения".
Исследователи собрали 374 образца крови - по два образца на каждого пациента в течение первой недели после диагностирования инфекции SARS-CoV-2 - и проанализировали их плазму и отдельные иммунные клетки. Анализ включал 1 387 генов, участвующих в метаболических путях, и 1 050 метаболитов плазмы. В образцах плазмы группа обнаружила, что увеличение тяжести COVID-19 связано с изменениями метаболитов, что указывает на повышенную активность, связанную с иммунитетом. Кроме того, с помощью секвенирования единичных клеток исследователи обнаружили, что каждый основной тип иммунных клеток имеет свою метаболическую сигнатуру.
"Мы обнаружили метаболическое перепрограммирование, высокоспецифичное для отдельных классов иммунных клеток (например, "киллерных" CD8+ Т-клеток, "хелперных" CD4+ Т-клеток, антителосекретирующих В-клеток и т.д.) и даже субтипов клеток, а сложное метаболическое перепрограммирование иммунной системы связано с глобальным метаболомом плазмы и предсказывает тяжесть заболевания и даже смерть пациента",
- сказал один из соавторов исследования Япенг Су, научный сотрудник Института системной биологии. "Такие глубокие и клинически значимые сведения о сложном метаболическом перепрограммировании в наших гетерогенных иммунных системах невозможно получить без передового мультиомического анализа единичных клеток".
"Эта работа предоставляет значительные возможности для разработки более эффективных методов лечения COVID-19. Она также отражает серьезное технологическое препятствие", - сказал Джим Хит, президент и профессор ISB и соавтор статьи. "Многие массивы данных, которые собираются у этих пациентов, как правило, измеряют очень разные аспекты заболевания и анализируются изолированно. Конечно, хотелось бы, чтобы эти различные взгляды способствовали формированию общей картины состояния пациента. Описанный здесь подход позволяет сделать так, чтобы сумма различных массивов данных была намного больше, чем их части, и дает гораздо более богатую интерпретацию болезни".
Jihoon W. Lee et al. Комплексный анализ плазмы и единичных иммунных клеток выявляет метаболические изменения у пациентов с COVID-19 (аннотация).
Лучшее понимание метаболических изменений в иммунных клетках во время инфекции SARS-CoV-2 может прояснить широкое разнообразие клинических симптомов, испытываемых людьми с COVID-19. В данном исследовании мы сообщаем о метаболических изменениях, связанных с периферическим иммунным ответом 198 человек с COVID-19, с помощью комплексного анализа уровней метаболитов и белков в плазме, а также мультиомического анализа единичных клеток из серийных заборов крови, собранных в течение первой недели после клинической диагностики.
Мы зафиксировали появление редких, но метаболически доминирующих субпопуляций Т-клеток и обнаружили, что увеличение тяжести заболевания коррелирует с разделением моноцитов на два различных по метаболизму подмножества. Этот комплексный анализ выявляет надежное взаимодействие между метаболитами плазмы и сетями метаболического перепрограммирования, специфичными для клеточного типа, которое связано с тяжестью заболевания и может предсказывать выживаемость.
