科學研究 - 日美研究團隊利用液體活檢法確定新冠重症化預測因子

本文根據東京醫科大學研究成果發佈資料編譯而成

東京醫科大學醫學綜合研究所的落谷孝廣教授，與東京慈惠會醫科大學外泌體創藥研究講座的藤田雄講師、内科學講座呼吸内科的桑野和善教授和傳染症科的保科齊夫講師，美國加利福尼亞大學舊金山分校的松崎潤太郎博士研究員以及International Space Medical公司等組成的聯合研究團隊，透過解析血液中的外泌體和核酸，也就是用於診斷癌症等的液體活檢法，確定了新的COVID-19（新型冠狀病毒肺炎）重症化預測因子。外泌體和血液核酸不僅能作爲預測性生物標誌物使用，還有望用於開發新的冶癒方法及調查病理。

【研究背景】

液體活檢可透過解析血液中流動的去氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）和外泌體等，以低侵襲方式對癌症進行超早期診斷，並幫助選擇抗癌藥。有研究顯示，不僅是癌症患者，傳染病患者血液中的這些資訊也在早期就與健康人顯示出差異，因此聯合研究團隊認爲，透過解析血液外泌體和核酸的差異，應該能預測COVID-19的重症化。

【研究成果與發現】

此次，聯合研究團隊以2020年3月至5月因新冠電腦病毒PCR檢測呈陽性而在東京慈惠會醫科大學附屬醫院住院的42名COVID-19患者爲物件。從中刨除了住院時根據WHO的重症度分類已經屬於重症的11名患者，對其餘31名住院時爲輕症的患者進行了解析，對照樣本使用10名健康受試者的血清，合計解析了41例樣本。31名COVID-19患者中，有9名住院後隊形變換成重症，在重症監護室使用人工呼吸機進行了冶癒，其餘22名患者一直是輕症，直到出院。

研究團隊利用這31名（輕症22名+重症9名）COVID-19患者住院時的血液樣本和10名健康受試者的血清，調查了血液中的RNA及外泌體蛋白，發現了以下3組可早期預測COVID-19患者重症度的生物標誌物。

（1）抗電腦病毒反應相關外泌體蛋白
——外泌體COPB2、PRKCB等

（2）凝血相關外泌體蛋白及RNA
——外泌體MFAP4、ECM1、CAPN、FGG、CD147等
——RNA CDKN2B.AS1 （long-non coding RNA）等

（3）肝傷害相關RNA
——microRNA-122-5p（microRNA）、SNORD33 （small nucleolar RNA）等

在這些標誌物中，抗電腦病毒反應相關外泌體蛋白COPB2在此次的研究佇列中是最能有效預測COVID-19患者重症化的標誌物（AUC=1.0, 靈敏度和獨特性均爲100％）。也就是說，住院時（檢測新冠電腦病毒呈陽性時），血液中的外泌體COPB2水平較高的COVID-19患者，有望在病情不變成危重的情況下戰勝疾病（圖1）。

圖1：利用外泌體COPB2早期預測COVID-19的重症化
抗電腦病毒反應相關外泌體蛋白在輕症患者活體內顯著高表達的羣組。其中，COPB2的效果最好。

另一方面，關於（2）凝血相關標誌物和（3）肝傷害相關RNA，此前的研究中也有很多報告顯示，凝血能力和肝傷害程度可作爲COVID-19的重症化預測因子。也就是說，此次的解析結果反映了此前的COVID-19患者的臨牀背景。另外，即使與在臨牀現場測量的反映凝血功能的D-二聚體和肝酶（escape enzyme）ALT相比，凝血相關外泌體蛋白以及RNA和肝傷害相關RNA也都具有優異的預測能力。

如上所述，透過液體活檢早期預測COVID-19患者重症化的研究表明，外泌體COPB2等（1）抗電腦病毒反應相關外泌體蛋白水平較高的患者不會重症化，而（2）凝血相關外泌體蛋白及RNA和（3）肝傷害相關RNA水平較高的患者可能會重症化（圖2）。以上結果表明，功能性外泌體成分有望成爲COVID-19重症化病因的潛在終極因數和緩解因素。