Тяжесть протекания COVID-19 можно предсказать по 27 белкам крови

Во время пандемии COVID-19 особенно важна быстрая диагностика и классификация пациентов в соответствии с их состоянием. Группа ученых из Великобритании и Германии разработала высокопроизводительную платформу для протеомного анализа плазмы и сыворотки крови, позволяющую определять биомаркеры тяжести инфекции. Статья, принятая к публикации в Cell Systems, ранее была доступна в виде препринта на medRxiv.

В основе платформы лежит масс-спектрометрический анализ. Система включает автоматизированную подготовку образца и жидкостную хроматографию — метод, использующийся в нескольких клинических тестах, одобренных FDA. Кроме того, платформа соответствует международному стандарту ISO13485. Все это в перспективе облегчит внедрение диагностической системы в клинические лаборатории. Производительность системы оценивается в 180 протеомов в день.

В процессе адаптации платформы к COVID-19 ученые проанализировали с ее помощью образцы плазмы и сыворотки крови от 31 пациента с коронавирусной инфекцией разной степени тяжести. Тяжесть протекания болезни определялась по шкале, принятой ВОЗ. Анализ выявил 37 групп белков, концентрации которых возрастали или снижались в зависимости от состояния больного. Потенциальные биомаркеры валидировали на образцах от 15 здоровых волонтеров и 17 пациентов с COVID-19, не вошедших в первую выборку. В результате зависимость концентрации от тяжести болезни была подтверждена для 27 белков: A1BG, ACTB;ACTG1, ALB, APOA1, APOC1, C1R, C1S, C8A, CD14, CFB, CFH, CFI, CRP, FGA, FGB, FGG, GSN, HP, ITIH3, ITIH4, LBP, LGALS3BP, LRG1, SAA1, SAA1;SAA2, SERPINA10, TF.

Выявленная панель прогностических биомаркеров содержит белки, вовлеченные в активацию системы комплемента и сигналинг IL-6, факторы коагуляции, воспаления и повреждения тканей. Некоторые биомаркеры ранее не ассоциировались с инфекционными процессами и ответом хозяина (например, ACTB;ACTG1, A1BG, CD14, LBP и другие). Ученые считают, что в панель вошли белки, которые можно рассматривать в качестве мишеней для терапии COVID-19, например, CD14 — мощный активатор провоспалительного цитокинового сигналинга. Изменения уровней экспрессии биомаркеров точно соответствовали степени тяжести коронавирусной инфекции, оцененной по шкале ВОЗ.

Ученые отмечают, что протеомная сигнатура имеет преимущество перед традиционными методами клинической оценки состояния больного. Так, в ходе исследования анализ биомаркеров привел к пересмотру диагнозов для двух пациентов: один из них на самом деле был инфицирован вирусом гриппа B, второй страдал от серьезных осложнений, вызванных противораковой химиотерапией. В целом работа показывает большую ценность протеомных технологий в области клинической диагностики и выявления мишеней для терапии.

По словам авторов, предложенный метод имеет большой потенциал применения в двух областях. Во-первых, ранний анализ крови на биомаркеры подскажет врачу, как будет развиваться заболевание, и позволит принять соответствующие меры в случае плохого прогноза. Во-вторых, метод может лечь в основу больничного диагностического теста, который определит истинное состояние пациента независимо от того, как сам пациент его описывает.

В дальнейшем ученые планируют отследить изменения протеомных профилей при COVID-19 на разных стадиях болезни, а также протестировать платформу на большой выборке пациентов.

Это не первое сообщение о поиске биомаркеров тяжести COVID-19. Так, в апреле на medRxiv появился препринт китайских ученых, которые определяли протеомные и метаболомные сигнатуры крови у больных с тяжелой формой заболевания, а в мае в этой же базе препринтов было размещено сообщение о 25 генах-биомаркерах, связанных с характером протекания COVID-19.