西湖大学发现肠道菌群可能影响新冠肺炎的易感性

来源:公共事务部 发布时间:2020-04-29 作者:张弛、冯怡

近日,西湖大学生命科学学院PI郑钜圣、郭天南团队与中山大学陈裕明团队合作,发现肠道菌群可能影响新冠肺炎的易感性。相关研究成果已于北京时间4月25日在预印版平台medRxiv上线。

Gut microbiota may underlie the predisposition of healthy individuals to COVID-19  

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.22.20076091v1)




此项研究构建了一个血液蛋白组生物标志物风险评分系统(PRS),发现重症新冠肺炎患者的风险评分与促炎症因子呈正相关,而蛋白质组风险评分以及相关炎症因子都与人体的肠道菌群密切相关。这一发现揭示肠道微生物群落的特征与健康人群对新冠肺炎易感可能存在重要关联。

随着新冠肺炎在全球范围内流行,科学家们已经在临床中发现,不同个体在感染新冠肺炎之后会出现轻症或重症,我们至今对造成这种差异的关键因素和原因还不了解。

此前,郭天南实验室已经发现新冠重症患者重要生物标志物,他们和合作团队一起对新冠肺炎患者血液中的蛋白质和代谢物分子进行系统检测,发现重症患者的血清中存在多种独特的分子变化,并找到了一系列生物标志物,有望为预测轻症患者向重症发展提供导向。

基于郭天南实验室的发现,郑钜圣实验室接过接力棒,一起投入到后续的研究中。

过往的多项研究已经表明,血管紧张素转化酶2(ACE2)是新冠病毒入侵人体的关键。作为人体内的一种蛋白,ACE2除了能够调控血压,也是肠道炎症的重要调节因子,在回肠和结肠中的表达量甚至要高于肺。


研究概念图


郑钜圣实验室从事的是营养流行病学研究,肠道微生态是其主要研究方向之一。于是,他们试图从上述独特的生物标志物中,遴选出一部分用于预测健康人群对新冠肺炎的易感性和预后,同时通过机器学习和多组学分析探索肠道菌群是否能够有效调节这些生物标志物。

研究团队整合了31名新冠肺炎患者(包括13名重症患者)的血液蛋白质组数据,以及来自广州2413名未感染健康者的多组学数据。由此,他们从郭天南实验室此前发现的一系列生物标志物中,找出了20个能够用于预测健康个体是否易感新冠重症的血液蛋白质标志物,构建出一个血液蛋白组生物标志物风险评分系统——个体的评分越高,越易感重症新冠肺炎。

肠道菌群与蛋白质风险评分、细胞因子的关联


研究团队利用990名健康人的蛋白质组大数据对以上蛋白质风险评分与炎症因子的关系进行了验证。进一步数据分析发现,肠道菌群特征对上述蛋白质生物标记物具有高度的预测性,而肠道菌群特征的破坏可能会诱发健康个体处于异常炎症状态,风险评分也相应升高。进一步推演得出,肠道菌群与重症新冠肺炎易感性之间可能存在关联。


肠道菌群与代谢组学联合分析


此外,团队成员也进行了粪便代谢组学分析,结果表明本研究发现的核心肠道菌群特征与炎症之间可能通过氨基酸代谢相关通路进行连接。这进一步说明了肠道菌群可能是健康个体易患重症新冠肺炎的影响因素之一。

郑钜圣、郭天南等团队的这一发现,为新冠肺炎的研究提供了一个新的视角:肠道菌群特征和相关代谢物,有可能作为一个潜在的预防及治疗靶标。