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次世代定序

【Olink文獻分享】Cancer Cell│Olink助力癌症患者感染COVID-19後引發神經障礙機制研究

越來越多研究發現SARS-CoV-2感染伴隨神經功能障礙。而癌症患者因其免疫功能不全,具有極高的COVID-19重症感染風險。COVID-19影響神經中樞系統的機制尚未明確,目前有多種假設,如病毒直接入侵神經系統,系統性細胞因數釋放引起的神經毒性,或兩者兼備。通過對COVID-19感染並有神經學症狀的癌症患者,進行前瞻性靶向蛋白組分析為基礎的對列研究,以解謎其詳細機制。


 

近日,來自凱特琳癌症中心研究團隊在Cancer Cell(IF = 31.74)發表的文章,其專注於研究癌症患者感染COVID-19後引發的神經功能障礙。本研究採用Olink 蛋白質體學平台分析腦脊髓液中蛋白質的即時動態變化,發現Type II interferon驅動的腦膜發炎性細胞激素釋放可誘發神經系統損傷。這些腦膜發炎性細胞激素在呼吸道症狀恢復後仍會持續數星期,其引發的後遺症有可能會導致長期的神經認知功能障礙。此研究也提供了對COVID-19感染引發的神經性併發症需要以抗發炎方式治療。

研究內容

對18位已患有實體瘤或血液惡性腫瘤又感染COVID-19的病人進行臨床特徵跟蹤發現,這些病人隨後患有從輕症到重症的神經症狀。經過一系列臨床神經系統檢查,包括核磁共振成像(MRI)、頭部CT掃描、PCR和ELISA等(如圖)。除了一位患有邊緣葉腦炎和顳葉癲癇的患者以外,在患者血漿中都能檢測到抗COVID-19 N蛋白的IgG抗體,這意味著血腦屏障已破壞,並伴有病毒神經入侵。

神經炎症靶向蛋白質體分析

文中採用Olink PEA技術對癌症患者的腦脊液進行神經炎症蛋白質體學分析。為了排除癌症伴隨的炎症信號影響,將感染COVID-19腫瘤患者的腦脊液和新冠之前的3個獨立對列進行比對。通過對4組隊列的相關性分析發現,在COVID-19感染患者的腦脊液中細有12個炎症介質有顯著聚集,包括IL-6、 IL-8、IFN-γ、CXCL1、CXCL6、CXCL9、CXCL10、CXCL11、CCL8、CCL20、MMP10 和4E-BP1。這12個炎症介質與細胞激素和趨化激素信號通路、免疫細胞功能、衰老和神經免疫炎症密切相關。

多方法學平行驗證及資料分析

透過Cytometric Bead Array方法對以上發現進一步進行驗證。來自12個COVID-19患者配對後的血漿和腦脊液檢測結果顯示:在血漿中IFN-α/γ/λ和CXCL-9/11有明顯提高;而在軟腦膜中IFN-β和IL-8有非常顯著的上升。

作者又通過卡氏評分(KPS)和殘疾等級量表(DRS)演算法,將腦脊液中的12個炎症介質和多時間點脊椎穿刺的神經障礙臨床分數進行系統分析。進一步發現腦脊液中的MMP10水準和神經障礙臨床分數有強相關性。同時,通過基於Olink PEA技術的更廣泛的蛋白質體學分析結果顯示,衰老標誌物4E-BP1明顯上升,同時有10個神經標誌物富集,包括被廣泛熟知的病毒標誌物和自動免疫誘導型神經退化標記物NEFL。

總結|發現COVID-19感染引發神經障礙生物標誌物

COVID-19 感染引發的神經系統併發症的流行遠超出意料之外,其中有7%-69%的病人會轉為重症感染。並伴隨顯著可見的IFN-γ上升和下游效應信號改變,如SARS-CoV-2感染2個月後,CXXL-9/10/11顯著上升。隨後大腦炎症,包括趨化激素、巨噬細胞和T淋巴細胞下游IFN-γ等指標上升,會進一步加劇神經損傷。

文中透過Olink PEA技術發現的12個炎症介質,是存在於腦脊液中的分泌型、細胞膜、細胞質和細胞核的各種蛋白,也是衰老和神經損傷的生物標記物,進一步驗證了COVID-19造成的神經退化性病變。其中,腦脊液中的MMP-10水準和神經障礙有強烈相關,也與之前其他報導MMP-10參與神經損傷的研究結論一致。並發現MMP10可作為潛在的預後生物標誌物用做進一步神經障礙相關研究。

參考資料

  1. Inflammatory Leptomeningeal Cytokines Mediate COVID-19 Neurologic Symptoms in Cancer Patients. Cancer Cell 39, 276–283, February 8, 2021

資料來自Olink微信官方帳號, 作者Wenjing& Amy