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布鲁克分子表型组学研究工具推动新冠肺炎长期症状和急性期后代谢异常的研究进展
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布鲁克分子表型组学研究工具推动新冠肺炎长期症状和急性期后代谢异常的研究进展

布鲁克分子表型组学研究工具推动新冠肺炎长期症状和急性期后代谢异常的研究进展 布鲁克磁共振
2021-06-10
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导读：布鲁克IVDr核磁共振代谢分析系统助力新冠肺炎长期症状和急性期后代谢异常的研究

澳大利亚国家表型组学中心（ANPC）利用布鲁克定量核磁共振和质谱分析平台，对急性新冠肺炎后期综合征（PACS）进行风险评估和纵向监测。

澳大利亚珀斯，2021年5月20日报道。一项关于新冠肺炎表型和后续表型转换的临床研究合作发现，在急性新冠肺炎阶段三个月后，患者血液样本中的分子特征出现了短暂和持续的系统性变化。通过结合核磁共振（NMR）波谱和质谱（MS检测平台，对上述生化异常进行了非标记的定量检测，发现其与持续的新冠肺炎长期症状（Long COVID）有关。长期症状在急性感染后持续存在，即使是在感染6个月以后，也可能影响超过一半的新冠肺炎康复患者。

默多克大学的澳大利亚国家表型组学中心（ANPC）与其他学术医疗中心合作，以布鲁克（Nasdaq: BRKR）为主要技术合作伙伴，近期宣布并发表了一系列关于患者血浆中急性疾病和急性新冠肺炎后期综合征的分子表型组学研究的开创性论文。

定量核磁共振和质谱检测的综合平台（仅供研究使用），揭示了急性新冠肺炎引起的代谢异常、代谢标志物与细胞因子的相互作用，以及脂蛋白与炎症标志物的相互作用。该平台能够创建表型转换标志物的多检测方法，这些标志物在疾病发展过程中发生显著变化。该分子表型组学检测方法可以衡量患者康复的程度，或新出现的慢性PACS风险，例如新发糖尿病或新发动脉粥样硬化，以及其它持续或重新出现的症状，包括慢性疲劳、"脑雾（brain fog）"和许多其它已被报道的新冠肺炎长期症状。

对新冠肺炎非住院和轻症患者进行的急性期后随访研究表明，大多数的受访患者在三个月后并没有恢复到正常的健康或正常的生化状态。PACS，也被称为“新冠肺炎长期症状（Long COVID）“持续存在，其特点是急性感染后出现持续的症状和功能性健康障碍。超过57%的受访患者在急性期后六个月内出现一种或多种症状，而基于核磁共振和质谱的表型转换检测方法揭示其中许多患者存在代谢异常。

默多克大学健康未来研究所副校长兼ANPC主任，Jeremy Nicholson 教授解释说：“对血浆进行先进的核磁共振和质谱筛查为复杂的新冠肺炎系统模式提供了补充见解。在随访的病人中，我们发现他们有多种部分恢复表型，还有多种、不同的生化异常。我们还注意到，大多数随访的新冠肺炎患者无论是否仍有症状，都存在代谢异常，但有症状的患者在统计上更有可能出现生化异常”。

他继续说道：“这是一种极其危险的疾病，它不仅夺去了许多生命，而且正如我们所发现的那样，即使对于症状相对较轻的初始病例，新冠肺炎可能在未来很长一段时间内对部分病人产生严重的健康后果。”

大多数患者在急性期后的三个月都有各种血液代谢异常，在六个月时有症状的和无症状的代谢情况仍有不同。研究人员发现，新冠肺炎患者血液中的血浆脂蛋白在感染期间发生了变化，更接近于通常在糖尿病和动脉硬化患者中发现的模式。一些异常情况在随访的病人中有所减少，并且是可逆的，而与肝脏、能量代谢和神经病变有关的标志物往往不能完全逆转。
配备有布鲁克 Avance™ IVDr 核磁共振代谢分析系统的 ANPC 核磁共振实验室
最新的研究与ANPC早期研究结果一致，显示出新冠肺炎是一种具有多器官影响的系统性疾病。基于血浆的脂蛋白和代谢图谱上的表型转换而建立的分子表型生物标志物，可以对疾病的进展、严重程度和治疗进行评估。这突出了对康复患者进行PACS影响和长期健康风险的纵向研究的重要性。

ANPC设计了一种新型的弛豫和扩散编辑核磁共振方法，完善了信号的选择性，并因此发现了来自超分子团块的新型磷脂信号。Nicholson 教授补充道："这是对复杂的血浆谱图进行动力学编辑，以提高诊断程序选择性的首个例子，并为其它核磁共振方法以分子的动力学和浓度为基础开发诊断程序打开了大门。”

布鲁克应用、工业和临床部门的首席技术官 Manfred Spraul 博士评论道：”这些发现凸显了核磁共振和质谱分析的综合平台在PACS风险筛选方面的潜力。我们的研究方法对于个性化分子表型的表征是强健且可转移的，因而为理解新冠肺炎的长期影响提供了更好的途径。这些分子表型的见解有望支持更好的新冠肺炎急性期后的患者管理，以加快患者的康复速度，并减少医疗成本。”

新冠肺炎表型转换和表型恢复的特征是由核磁共振和质谱联合分析的，它们为为心脏病、代谢性疾病、糖尿病、肾病、肝功能、神经系统影响和炎症的潜在生物标志物提供了补充见解。

布鲁克正在欧洲开展对这套集成的核磁共振+质谱临床研究测定方法的验证，旨在开发PACS个性化风险筛查和纵向患者监测的临床诊断方法。
ANPC 的 impact II QTOF-MS 实验室
位于西班牙 Bilbao的 CIC bioGUNE 首席研究员 Óscar Millet 博士评论道：”作为欧洲精准医疗的主要临床研究实验室之一，我们认为，借助于高性能核磁共振和质谱技术的PACS研究具有巨大潜力。我们是ANPC领导的国际新冠肺炎研究网络的活跃成员。使用ANPC和布鲁克开发的标准化操作程序和统一的研究方法，我们能够对西班牙患者队列进行PACS研究，并在分析和生物学水平上与ANPC的数据进行交叉验证。“

这些研究使用集成在ANPC二级生物安全实验室的 Avance™ IVDr 核磁共振代谢分析系统，以及布鲁克和 CIC bioGUNE 体外诊断核磁共振研究（IVDr）技术方法进行。ANPC 还为其分子表征实验室配备了最先进的质谱仪，包括布鲁克Impact II和TimsTOF™ Pro QTOF-MS，以及一个solariX™ MRMS系统。




参考文献：

  • Kimhofer T, Lodge S, Whiley L et al. Integrative Modeling of Quantitative Plasma Lipoprotein, Metabolic, and Amino Acid Data Reveals a Multiorgan Pathological Signature of SARS-CoV‑2 Infection, J Proteome Res 2020 Nov 6;19(11):4442-4454

  • Lodge S, Nitschke P, Kimhofer T, et al. NMR Spectroscopic Windows on the Systemic Effects of SARS-CoV-2 Infection on Plasma Lipoproteins and Metabolites in Relation to Circulating Cytokines. Journal of Proteome Research, 2020. 20 1382-1396.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.0c00876

  • Lodge S, Nitschke P, Kimhofer T, et al. Diffusion- and Relaxation-Edited Proton NMR Spectroscopy of 2 Plasma Reveals a High-Fidelity Supramolecular Biomarker Signature 3 of SARS-CoV‐2 Infection Analytical Chemistry, 2021. https://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04952

  • Nathan G. Lawler et al. Systemic Perturbations in Amine and Kynurenine Metabolism Associated with Acute SARS-CoV-2 Infection and Inflammatory Cytokine Responses, Journal of Proteome Research (March 16, 2021). DOI: 10.1021/acs.jproteome.1c00052

  • Elaine Holmes, Julien Wist, et al. Incomplete Systemic Recovery and Metabolic Phenoreversion in Post-Acute-Phase Nonhospitalized COVID-19 Patients: Implications for Assessment of Post-Acute COVID-19 Syndrome, Journal of Proteome Research (May 19, 2021). https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.1c00224




关于ANPC

由默多克大学领导的澳大利亚国家表型组学中心（ANPC）将不仅在澳大利亚，而且在全球改变人们的寿命和生活质量。ANPC的工作几乎支持所有的生物科学领域。它跨越了传统的研究领域并培养了一种新的、更具协作性的科学研究方法。长远来看，ANPC希望搭建人类疾病研究的“全球地图集”，从而洞察将惠及全球每一个人的未来健康风险。作为南半球唯一的此类研究机构，ANPC汇集了5所西澳大利亚高校和前沿的健康医学研究机构。它还与国际表型组学中心网络相连接，在农业和环境科学也有着广泛应用。ANPC将珀斯和西澳大利亚定位为精密医学领域的国际领导者，并在疾病预测、诊断和治疗上实现重大飞跃。它也是默多克大学健康未来研究所的一部分。

关于CIC bioGUNE

位于西班牙Bizkaia科技园的bioGUNE研究中心是一家生物医学研究机构，专注于发展尖端结构、分子和细胞生物学相关研究，特别是疾病的分子基础研究，以用于开发新的诊断方法和先进疗法。CIC bioGUNE被认定为"Severo Ochoa卓越中心"，这是西班牙对卓越中心的最高认可。CIC bioGUNE配备了最先进的代谢组学分析设备，包括两台布鲁克IVDr NMR波谱仪和一台Impact II质谱仪。CIC bioGUNE正在主导一个宏大的精准医疗项目（Akribea），以开发改进的个性化诊断方法。Akribea项目将在几年内针对巴斯克地区的部分人口（10.000名受试者）建立一个样本/数据库、附属的生物样本库以及数据挖掘能力。




关于布鲁克（Bruker）

布鲁克致力于支持科学家取得突破性的科学发现并开发新的应用以提升人类的生活质量。布鲁克的高性能科技仪器以及高价值分析和诊断解决方案，让科学家能够在分子、细胞和微观层面上探索生命和材料的奥秘。通过和用户的紧密合作，布鲁克致力于科技创新、提升生产力并实现用户的成功。我们的业务领域包括生命科学分子研究、应用和药物应用、显微镜和纳米分析、工业应用、细胞生物学、临床前成像、临床表型组学、蛋白质组学研究以及临床微生物学等。


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