科学研究 - 日美研究团队利用液体活检法确定新冠重症化预测因子

本文根据东京医科大学研究成果发布资料编译而成

东京医科大学医学综合研究所的落谷孝广教授，与东京慈惠会医科大学外泌体创药研究讲座的藤田雄讲师、内科学讲座呼吸内科的桑野和善教授和感染症科的保科齐夫讲师，美国加利福尼亚大学旧金山分校的松崎润太郎博士研究员以及International Space Medical公司等组成的联合研究团队，通过解析血液中的外泌体和核酸，也就是用于诊断癌症等的液体活检法，确定了新的COVID-19（新型冠状病毒肺炎）重症化预测因子。外泌体和血液核酸不仅能作为预测性生物标志物使用，还有望用于开发新的治疗方法及调查病理。

【研究背景】

液体活检可通过解析血液中流动的脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）和外泌体等，以低侵袭方式对癌症进行超早期诊断，并帮助选择抗癌药。有研究显示，不仅是癌症患者，传染病患者血液中的这些信息也在早期就与健康人显示出差异，因此联合研究团队认为，通过解析血液外泌体和核酸的差异，应该能预测COVID-19的重症化。

【研究成果与发现】

此次，联合研究团队以2020年3月至5月因新冠病毒PCR检测呈阳性而在东京慈惠会医科大学附属医院住院的42名COVID-19患者为对象。从中刨除了住院时根据WHO的重症度分类已经属于重症的11名患者，对其余31名住院时为轻症的患者进行了解析，对照样本使用10名健康受试者的血清，合计解析了41例样本。31名COVID-19患者中，有9名住院后发展成重症，在重症监护室使用人工呼吸机进行了治疗，其余22名患者一直是轻症，直到出院。

研究团队利用这31名（轻症22名+重症9名）COVID-19患者住院时的血液样本和10名健康受试者的血清，调查了血液中的RNA及外泌体蛋白，发现了以下3组可早期预测COVID-19患者重症度的生物标志物。

（1）抗病毒反应相关外泌体蛋白
——外泌体COPB2、PRKCB等

（2）凝血相关外泌体蛋白及RNA
——外泌体MFAP4、ECM1、CAPN、FGG、CD147等
——RNA CDKN2B.AS1 （long-non coding RNA）等

（3）肝损伤相关RNA
——microRNA-122-5p（microRNA）、SNORD33 （small nucleolar RNA）等

在这些标志物中，抗病毒反应相关外泌体蛋白COPB2在此次的研究队列中是最能有效预测COVID-19患者重症化的标志物（AUC=1.0, 灵敏度和特异性均为100％）。也就是说，住院时（检测新冠病毒呈阳性时），血液中的外泌体COPB2水平较高的COVID-19患者，有望在病情不变成危重的情况下战胜疾病（图1）。

图1：利用外泌体COPB2早期预测COVID-19的重症化
抗病毒反应相关外泌体蛋白在轻症患者体内显著高表达的群组。其中，COPB2的效果最好。

另一方面，关于（2）凝血相关标志物和（3）肝损伤相关RNA，此前的研究中也有很多报告显示，凝血能力和肝损伤程度可作为COVID-19的重症化预测因子。也就是说，此次的解析结果反映了此前的COVID-19患者的临床背景。另外，即使与在临床现场测量的反映凝血功能的D-二聚体和肝酶（escape enzyme）ALT相比，凝血相关外泌体蛋白以及RNA和肝损伤相关RNA也都具有优异的预测能力。

如上所述，通过液体活检早期预测COVID-19患者重症化的研究表明，外泌体COPB2等（1）抗病毒反应相关外泌体蛋白水平较高的患者不会重症化，而（2）凝血相关外泌体蛋白及RNA和（3）肝损伤相关RNA水平较高的患者可能会重症化（图2）。以上结果表明，功能性外泌体成分有望成为COVID-19重症化病因的潜在原因和缓解因素。