陶生策团队合作构建一站式COVID-19特异性体液免疫数据库
发布时间:2021/11/08

       截至2021年11月7日,全球超过2.4亿人感染新冠病毒,有近500万人因此而死亡。目前新冠病人在很大程度上是依靠自身的免疫系统,如体液免疫来对抗病毒。因此,系统地解析新冠病人的抗体响应图谱,对理解和对抗新冠病毒有重要意义。

       2021年11月5日,Genomics, Proteomics & Bioinformatics在线发表了新冠特异性抗体免疫数据库,COVID-ONE-hi: The One-stop Database for COVID-19 specific Humoral Immunity and Clinical Parameters。该数据库由上海交通大学陶生策团队、华中科技大学范雄林团队、华中科技大学附属同济医院的汪峰团队合作构建。

       这项工作基于此前开发的新冠病毒蛋白质组芯片(https://mp.weixin.qq.com/s/hAe4g9t5U8DG9Q_2SDm_JQ,https://mp.weixin.qq.com/s/AJ3r3Pf5ExC-ajmQ0iw15Q),筛选了783例新冠病人的2360例血清,涵盖了21个新冠蛋白和197个S蛋白小肽的抗体免疫数据。同时,为了加强与临床的相关性,数据库收录了这783例新冠病人的96项临床参数。基于抗体免疫数据和临床参数,通过整合多种生物信息学分析工具,作者构建了一站式COVID-19特异性体液免疫数据库(COVID-ONE-hi, www.covid-one.cn)。用户可在数据库上选择感兴趣的样本组,点击分析按钮后即可获得全面的分析报告。

       通过COVID-ONE-hi数据库,作者分析了60个新冠死亡病例的抗体响应特征。结果显示S1 蛋白、N 蛋白和ORF3b蛋白的IgG阳性响应率分别为95%、93%、87%,该结果与之前的报道一致。除此之外,作者发现NSP7蛋白的IgG响应和S蛋白小肽S1-45的IgM响应有88%和87%的阳性率,提示蛋白NSP7和小肽S1-45在新冠病死亡病例中发挥重要作用。

       已有的报道显示,新冠病人中男性比女性具有更高的重症和死亡风险。作者基于COVID-ONE-hi数据库对比分析了不同性别的抗体免疫和临床参数的差异。通过抗体响应率分析发现,男性比女性拥有更高的ORF-9b IgG响应率(33% vs 23%)。ORF-9b能抑制人体I型干扰素的分泌,因而有望成为治疗新冠的潜在药物靶点。通过时序样本分析,作者发现在男性新冠病人中,ORF-9b IgG响应与疾病重症相关,这也进一步证实了ORF-9b在新冠病毒致病中可能起重要作用。

       作者进一步通过数据库上的随机森林机器学习,发现了男性的急性肾脏损伤标志物肌酸酐水平显著高于女性病人;同时,时序样本分析结果表明,男性新冠患者中肌酸酐水平与疾病重症相关。该结果提示了重症男性新冠病人可能有更高的急性肾脏损伤风险。

 

       综上所述,该研究构建了首个新冠病毒特异性抗体免疫和临床参数数据库。该数据库具有三个特点:1.普遍性。数据库中的783例新冠病人,涵盖了轻型、重型、危重型以及死亡;年龄分布1.5-92岁;病人共包含16种基础疾病。除此之外还包含了来自其它研究组的新冠抗体反应相关数据。2.可及性。数据库整合了一站式的数据分析工具,可为用户提供详细的分析报告。3.拓展性。数据库是基于R语言Shiny进行搭建,因此可以便捷的进行数据添加和分析工具拓展。总之,基于该数据库,使用者可以灵活地选择感兴趣的样本组合,快速地进行数据分析,并可在此基础上进行深度挖掘,发现有价值的信息,并最终在科学层面提升我们对新冠体病毒感染的理解,在防控层面为药物、治疗性抗体和疫苗的设计和开发提供指引。

       本项研究的共同第一作者为上海交通大学许钊葳博士(现职:福建医科大学副研究员),上海交通大学李阳博士(现职:南开大学),华中科技大学雷清博士,福建农林大学黄力坤,上海交通大学赖丹昀、郭书娟;共同通讯为上海交通大学陶生策研究员,华中科技大学范雄林教授、汪峰副研究员。

 

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.gpb.2021.09.006

 

稿件来源:陶生策课题组

图文编辑:王华瑶

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