Astudiaeth Beilot o Broteomeg Wrin mewn Anafiadau Acíwt i'r Arennau sy'n Gysylltiedig â COVID

Cyswllt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-bost:audrey.hu@wecistanche.com

Astudiaeth Beilot o Proteomeg Wrin mewn COVID-19 – Anafiadau Acíwt i'r Arennau Cysylltiedig

Geiriau allweddol:Wrin, COVID{0}}, Anaf acíwt i'r arennau,COVID

RHAGARWEINIAD

Aciwtarenanafyn gymhlethdod mawr sy'n gysylltiedig âCOVID{0}}ac yn digwydd mewn hyd at 76 y cant o gleifion yn yr uned gofal dwys.1,2 Mae cyfradd marwolaethau cleifion gydaCOVID{0}}a ddatblygoddAnaf acíwt i'r arennau (COVID-Aciwtarenanaf) is >10 gwaith yn uwch na'r rhai na wnaeth. Er bod ymgeisyddAnaf acíwt i'r arennaumae marcwyr yn bodoli, etiolegCOVID-Anaf acíwt i'r arennauyn aml-ffactor sy'n gofyn am ddulliau agnostig ar gyfer adnabod dadansoddwyr yn gynnar yn y cwrs ysbyty i ddarparu mewnwelediad i fiofarcwyr a mecanweithiau sy'n gysylltiedig âCOVID-Anaf acíwt i'r arennauaCOVID{0}}haint. Ymchwil arCOVID{0}}-mae effeithiau cysylltiedig ar y proteome wrinol yn gyfyngedig, ac ni adroddwyd am gamweithrediad yr arennau.3 Mae tua 70 y cant o'r proteinau a ganfuwyd yn ytroethyn cael eu cynhyrchu yn yr aren gyda swm sylweddol wedi'i hidlo o'r gwaed. Rydym yn damcaniaethu bod y newidiadau mewn digonedd protein yn ytroethgallai arwain at ddarganfod marcwyr protein sy'n gysylltiedig âCOVID{0}}neuCOVID-Aciwtarenanafa darparu mewnwelediadau mecanistig i wella dealltwriaeth.

CANLYNIADAU A TRAFODAETH

Rydym yn dadansodditroethsamplau gan 14 o gyfranogwyr (6COVID-Aciwtarenanaf, 3 COVID-naAciwtarenanaf, a 5 naCOVID-naAciwtarenanaf) (Deunyddiau a Dulliau Atodol, Ffigur Atodol 1A a Thabl Atodol S1). I gyfrif am yr amrywiad mawr mewn cynnwys protein ar drawstroethsbesimenau, rydym yn defnyddio asid bicinchoninic i fesur crynodiad peptid ar ôl treulio protein (Deunyddiau a Dulliau Atodol). Yna caiff yr holl samplau peptid eu normaleiddio i'r un crynodiad cyn y dadansoddiad i ganiatáu ar gyfer meintioli cymharol gwahaniaethau yn y proteom wrinol (Deunyddiau a Dulliau Atodol).

Cistanchegellir ei ddefnyddio ar gyfer yCOVID{0}}-cysylltiedigAciwtarenanaf.

Mae'rWrinProteome o COVID-Aciwtarenanaf

Ar ôl cadarnhau ansawdd ytroethar gyfer darganfyddiad dadansoddol (Deunyddiau a Dulliau Atodol, Tabl Atodol S2 a Ffigur Atodol S1), gwnaethom werthuso a allai amrywiant sylfaenol wahaniaethu rhwngacíwtarenanafcadarnhaol (Aciwtarenanaf) (6 COVID-Aciwtarenanaf) o samplau eraill hebAciwtarenanaf(8 Aciwtarenanafnegyddol); I gydAciwtarenanafcafwyd samplau gan gleifion âCOVID{0}}. Roedd y 2 brif gydran gyntaf yn cyfrif am 42.1 y cant o'r amrywiad ac yn gwahanu'r 2 grŵp yn glir (Ffigur 1b), gan awgrymu effaith amlwg ganAciwtarenanafar ytroethproteome cleifion gydaCOVID{0}}. Roedd cynnydd ystadegol arwyddocaol mewn 97 o broteinau a gostyngiad mewn 140 o broteinau yn yAciwtarenanafgrŵp (addasu P < 0.05;="" ffigur="" 1c="" a="" ffigur="" atodol="" s2a).="" datgelodd="" clystyru="" hierarchaidd="" a="" dadansoddiad="" cyfoethogi="" llwybrau="" mai’r="" llwybrau="" a="" reoleiddir="" i="" fyny="" oedd="" actifadu="" ategol,="" rhaeadrau="" ceulo,="" ac="" ecsocytosis="" wedi’i="" reoleiddio="" (ffigur="" 1d="" ac="">

Yn benodol, cynyddwyd cydrannau ategol C2, C3, C5, C6, a C8G yn sylweddol yn yAciwtarenanafgrŵp sy'n effeithio ar gychwyn cyflenwad cyflenwad (Ffigur 1d). Yn nodedig, gostyngodd ffactor cyflymu pydredd CD55 2.5- plygiad yn yAciwtarenanafgrwp. Mae hyn yn awgrymu llai o gapasiti i reoleiddio actifadu ategol, a thrwy hynny waethygu'r anaf. Cefnogir y canfyddiad hwn gan waethyguAciwtarenanafmewn llygod gyda dileu CD55 ar ôl anaf isgemia-atlifiad.4 Mae actifadu'r system ategu yn gysylltiedig â difrifolCOVID{0}}. Mae protein celloedd yr arennau sC5b-9, sy'n aml yn gysylltiedig â methiant anadlol, yn cael ei uwch-reoleiddio yn y plasma yn y cleifion âCOVID{0}}gydag anaf arennau cymedrol i ddifrifol. Cymhariaeth oCOVID-19 sampl gyda a hebAciwtarenanafdatgelodd hefyd gyfoethogi proteinau sy'n gysylltiedig â'r llwybr cyflenwad (Deunyddiau a Dulliau Atodol, Tabl Atodol S2 colofnau X–Z). Y posibilrwydd bod imiwnoglobwlin cyfadeiladau (a geir ar lefelau uwch mewn unigolion â difrifolCOVID{0}}) efallai ei fod yn recriwtio'r cyflenwad hwn i'r neffron gallai esbonio'r mecanwaith ar gyferAciwtarenanafa methiant difrifol sydd angen dialysis. Canfod gwahanol gydrannau'r llwybrau ategu yn ytroetho gleifion gydaCOVID-Aciwtarenanafyn newydd. Gallai fod yn feincnod i gymharu sut mae pathogenedd SARS-CoV-2 yn esblygu yn ystod tonnau gwahanol oCOVID{0}}ac yn paratoi'r ffordd ar gyfer gwerthuso cymharol gyda rhai nad ydynt ynCOVID-Aciwtarenanafyn y dyfodol. Felly,troethyn fiospecimen hygyrch i fonitro cyflwr y system cyflenwi mewn cleifion âCOVID{0}}.

At hynny, cynyddwyd ffactorau ceulo F9, F10, F13b, cadwyn beta ffibrinogen, a chadwyn gama ffibrinogen yn sylweddol yn yAciwtarenanafgrŵp (Ffigur 1d). Cynyddwyd nifer o farcwyr ecsocytosis rheoledig, gan gynnwys myeloperoxidase, catalase, lysosym, leukotriene A4 hydrolase, proteinase 3, a matrics metallopeptidase 9, yn y grŵp hwn hefyd (Ffigur 1d). Roedd y llwybrau a reoleiddir o'r brig i lawr yn cynnwys trefniadaeth matrics allgellog ac adlyniad cell-gell heteroffilig (Ffigur 1e), gan nodi difrod tiwbaidd.

Yn ogystal, rydym yn canfod bod nifer o fiofarcwyr wrinol hysbys oacíwtarenanaf, gan gynnwys NGAL; FABP3, FABP4; MEP1A; a RBP4, wedi cynyddu yn ytroetho'r cleifion gydaCOVID-Aciwtarenanaf(Ffigur 1d a Thabl Atodol S2). Serch hynny, datgelodd dadansoddiad proteome ostyngiad sylweddol mewn UMOD ac EGF yn y grŵp hwn. Canfuwyd bod cydberthynas wrthdro rhwng UMOD wrinol ac EGFAciwtarenanaf, ac mae cysylltiad cryf rhwng eu gostyngiadAciwtarenanafseverity. These results further validate our proteome approach and are indicative of tubular injury affecting secretion (NGAL, UMOD, EGF) or defective absorption by proximal tubules (FABP3, FABP4). A novel observation was a >30-cynnydd plygu yn IGFBP6 mewn cleifion âCOVID-Aciwtarenanaf. Cymharol ychydig sy'n hysbys ar IGFBP6 ynAciwtarenanaf, ond canfuwyd yn flaenorol ei fod yn cydberthyn â llai o weithrediad yr arennau a methiant yr arennau.5 Astudiaethau ychwanegol yn defnyddio carfannau mwy otroethmae angen samplau ar draws amodau i gadarnhau newidiadau yn y biofarcwyr hyn ac i gymharu ag achosion eraillacíwtarenanaf, covariates, a chanlyniadau.

Mae'rWrinProteome Cysylltiedig âCOVID{0}}yn AbsenoldebAciwtarenanaf

AchosAciwtarenanafyn arwain at newidiadau sylweddol yn helaethrwydd llawer o broteinau wrinol, mae'n anodd nodi'r newidiadau sydd ond yn gysylltiedig âCOVID{0}}. Cymharasom, felly, ytroethproteomes oCOVID{0}}positif (n ¼ 3) a negyddol (COVID) (n ¼ 5) cleifion hebAciwtarenanaf(Ffigur Atodol S2B). Cynyddodd y digonedd o 57 o broteinau yn sylweddol, a gostyngwyd 19 o broteinau yn sylweddol yn ytroethoCOVID{0}} patients (adjust P < 0.05, Figure 2a and Supplementary Table S2). Furthermore, a large percentage of the proteins with significantly increased levels were immunoglobulins (49.1%). The remaining proteins with increased expression were involved in the antigen presentation pathway. Proteins with significantly decreased expression were enriched in the regulated exocytosis pathway (Figure 2b). Specifically, the average abundances of major MHC-I proteins HLA-A and HLA-C increased >3.6-plygwch ytroetho herwyddCOVID{0}}. Mae cyfadeilad MHC yn cyflwyno antigenau ar wyneb y gell i gelloedd imiwnedd pan fydd celloedd wedi'u heintio gan firysau. Mae cyfadeiladau MHC-peptid wedi'u canfod mewn gwahanol hylifau corff dynol, gan gynnwys y serwm atroeth.6 Roedd y lleihad mewn rheoleiddio ecsocytosis yn amlwg gan y lleihad sylweddol yn niferoedd DEFA1, GRN, HSPA6, SDCBP, IQGAP1, a CYRIB (Ffigur 2c).

Ar ben hynny, roedd 4 protein gyda digonedd sylweddol uwch yn yCOVIDgrŵp o gymharu â'rCOVIDgrŵp, gan gynnwys MB, CA1, MANSC1, ac ABRACL (Ffigur 2c a Thabl Atodol colofnau S2 AA–AC). Yn ogystal, gostyngwyd 5 protein yn sylweddolCOVID, gan gynnwys GRN, CREB3L3, MUC1, CD320, a DLST (Ffigur 2c a cholofnau Tabl Atodol S2 AA–AC). Mae'n bosibl y gellid defnyddio'r proteinau hyn sydd newydd eu nodi fel biomarcwyr mwy sensitif i werthuso'rCOVID{0}}haint. Ar ben hynny, mae'r data'n datgelu bod sawl marciwr yn allanolCOVIDcleifion (Ffigur 2), gan gynnwys y cynnydd o 5.68-plyg yn y myoglobin (penodol i’r galon) a chynnydd o 3.92-plyg mewn zymogen pepsinogen C (anaf i’r ysgyfaint, yr oesoffagws, a’r stumog), sef targedau addawol ar gyfer anfewnwthioltroethproffilio proteome i ganfod a monitro niwed i organau sy'n annibynnol ar yr arennau.

Nid yw'r virion SARS-CoV-2 fel arfer yn cael ei ollwng yn ytroeth, ond mae ganddo dropiaeth i fathau o gelloedd yr arennau.7–9 Gwerthuswyd p'un aitroethgall proteomeg ganfod proteinau SARS-CoV-2. Yn ddiddorol, canfuwyd peptidau o SARS-CoV-2 niwcleoprotein yn ytroethsamplau a gasglwyd gan 2 glaf difrifol wael gydaCOVID-Aciwtarenanafa fu farw (Deunyddiau a Dulliau Atodol, Ffigur 1a a Thabl Atodol S1). Cadarnhawyd yr adnabyddiaeth peptid trwy chwilio gyda meddalwedd MaxQuant ac MS-GFþ. Cyflawnwyd ymdriniaeth dilyniant bron yn gyflawn o'r parth rhwymo RNA gan gromatograffaeth hylif un dimensiwn ynghyd â dadansoddiad sbectrometreg màs tandem. Arsylwyd dilyniannau ger terfynfa N y niwcleoprotein SARS CoV-2 hefyd (Ffigur 2d). Oherwydd y cyfatebiaethau peptid-sbectrwm cyfrif cymharol isel o peptidau SARS-CoV-2 a arsylwyd, rhagwelir y bydd crynodiad niwcleoprotein SARS-CoV-2 yn isel yn y rhaintroethsamplau (Tabl Atodol S3).

Er bod ein hastudiaeth yn ymchwiliad prawf-cysyniad gyda nifer gymharol fach o samplau cleifion, roeddem yn gallu sefydlu dulliau ar gyfer ansawdd ucheltroethproteomeg cleifion âCOVID{0}}mewn lleoliad clinigol. Rydym yn adrodd biofarcwyr posibl oCOVID{0}}haint aCOVID-Aciwtarenanafa allai fod yn ddefnyddiol ar gyfer canfod a monitro datblygiadCOVID-19haint neuAciwtarenanaf. Yn benodol, roedd y llwybrau rhaeadru cyflenwad a cheulo a'r llwybrau ecsocytosis wedi'u huwchreoleiddio'n fawr yn y cleifion âCOVID-Aciwtarenanaf. At hynny, roedd cydberthynas sylweddol rhwng proteinau sy'n gysylltiedig â chyflwyniad antigenCOVID-19haint. Rydym yn cynnig rhestr o broteinau biomarcwr newydd posibl (hy, MB, CA1, MANSC1, ABRACL, GRN, CREB3L3, DEFA1, MUC1, DLST, ac IGFBP6) ac o'r rhai a adroddwyd yn flaenorolAciwtarenanafproteinau biomarcwr (hy, NGAL, FABP3, FABP4, MEP1A, a RBP4) i'w dilysu ymhellach o'u penodoldeb, eu sensitifrwydd, a'u difrifoldeb. Mae is-set o'n cleifion gydaCOVID-AciwtarenanafdatblyguAciwtarenanafar preexisting clefyd cronig yn yr arennau, a allai hefyd effeithio ar ytroethproteinau a geir wedi'u cyfoethogi yn y grŵp hwn. Dosrannu effaith statws clefyd cronig yn yr arennau ynCOVID{0}}byddai angen carfannau mwy; fodd bynnag, rydym yn arsylwi bod cyfoethogi proteinau llwybr cyflenwad a cheulo wedi'i ganfod yn y cleifion âCOVID-Aciwtarenanaf gyda chlefyd cronig yn yr arennau a hebddo (Ffigur 1d a Thabl Atodol S1). Gyda'i gilydd, mae'r canlyniadau rhagarweiniol cyffrous hyn yn datgelu'n glir yr angen am ymchwiliad pellach mewn carfan glinigol estynedig sy'n cynnwys cleifion â rhai nad ydynt yn dioddef o glefydau.COVID{0}}-cysylltiedigAciwtarenanaf.

DATGUDDIAD

Mae CRP yn adrodd ei fod yn aelod o fwrdd cynghori ac yn berchen ar ecwiti yn Renalytix AI ac yn gwasanaethu fel ymgynghorydd i Genfifit. Adroddiadau AV yn gwasanaethu fel ymgynghorydd ar gyfer NxStage Medical Inc. ac Astute Medical Inc. Nid oedd yr endidau hyn yn cefnogi ymchwil yn yr astudiaeth hon. Ni ddatganodd yr holl awduron eraill unrhyw fuddiant cystadleuol.

DIOLCHIADAU

Defnyddiodd yr astudiaeth hon samplau a gafwyd o'rCOVID{0}}biostorfa Ysgol Feddygaeth Prifysgol Washington, a gefnogir gan y canlynol: Sefydliad Ysbyty Iddewig Barnes; grant Canolfan Ganser Siteman P30 CA091842 gan Sefydliad Canser Cenedlaethol y Sefydliadau Iechyd Cenedlaethol; a grant Sefydliad y Gwyddorau Clinigol a Throsiadol Prifysgol Washington UL1TR002345 gan Ganolfan Genedlaethol Hyrwyddo Gwyddorau Trosiadol y Sefydliadau Iechyd Cenedlaethol. Diolchwn i Ganolfan George M. O'Brien o Brifysgol Johns Hopkins am berfformio'rarenanafprofion biofarciwr (grant P30DK079310). Perfformiwyd rhannau o'r ymchwil hwn gan ddefnyddio EMSL, cyfleuster defnyddwyr gwyddonol cenedlaethol a noddir gan Swyddfa Ymchwil Biolegol ac Amgylcheddol yr Adran Ynni ac sydd wedi'i leoli yn PNNL. Cefnogir y gwaith proteomeg gan Gronfa Gyffredin NIH, trwy'r Swyddfa Cydlynu Strategol / Swyddfa Cyfarwyddwr NIH o dan ddyfarniad UG3HL145593, a grantiau NIH U01DK124020. Cyfrifoldeb yr awduron yn unig yw'r cynnwys ac nid yw o reidrwydd yn cynrychioli barn y Sefydliadau Iechyd Cenedlaethol. Diolchwn i Ganolfan Ymchwil Trosiadol Arennau (KTRC) yr Is-adran Neffroleg ym Mhrifysgol Washington yn St. Louis am gefnogi prosesu, cadw a storiotroethsamplau. Rydym yn ddiolchgar i Charles Goss, Adriana Rauseo Acevedo, a Rachel Presti am eu hymdrechion i reoli data a recriwtio cleifion. Diolchwn hefyd i Jana Chiang am ei chyfraniadau wrth olygu, fformatio ac adolygu’r cynnwys.

DEUNYDD ATODOL

Ffeil Atodol (PDF) Deunyddiau a Dulliau Atodol. Yn cynnwys gwybodaeth am y dulliau a ddefnyddir i gaffael samplau a chynnwys cleifion,troethprosesu a storio, paratoi sampl proteomeg, dadansoddiad proteomig yn seiliedig ar LC-MS/MS, prosesu data proteomeg, dadansoddi cydberthynas cleifion â COV-Aciwtarenanafo'i gymharu â'r rhai hebacíwtarenanaf, a lle mae'r data ar gael i'w lawrlwytho. Ffigur S1. Cydberthynas Pearson o broteomeg wrinol ar draws y samplau a astudiwyd. Ffigur S2. Dosbarthiad gwerthoedd P cyn eu haddasu. (A) Canlyniadau ystadegol y prawf limma a oedd yn cymharu dwysterautroethproteinau yn seiliedig ar statwsacíwtarenanaf. (B) Canlyniadau ystadegol prawf limma a oedd yn cymharu dwysterautroethproteinau yn seiliedig ar yCOVID{0}}haint yn yAciwtarenanaf- grŵp negyddol. Tabl S1. Prif daflen o gyfranogwyr ymchwil. Tabl S2. Canlyniadau dadansoddiad ystadegol o broteomeg wrinol. Tabl S3. Canfuwyd peptidau SARS-CoV-2 mewn 2 sampl wrin gan LC-MS/MS. Chwiliwyd y data proteomeg gyda meddalwedd MSGFþ. Datganiad STROBE (PDF).

CYFEIRIAD

Y ffynhonnell yw Yinyin Ye, Is-adran Gwyddorau Biolegol, Labordy Cenedlaethol Gogledd-orllewin y Môr Tawel, Richland, Washington, UDA, ac ati.