填补空白!华大等机构解析新冠轻重症患者血浆cfRNA特征谱,揭示重症新冠可能的发病机制

2022-01-28 234CNGBdb

近日,广州医科大学呼吸疾病国家重点实验室与深圳华大生命科学研究院(以下简称“华大研究院”)联合在国际著名学术杂志Genome Research上发表了题为“Plasma cell-free RNA characteristics in COVID-19 patients”的研究论文。

研究团队通过比较不同症状新冠患者和健康对照血浆游离RNA(cfRNA)的差异,发现了一系列在重症新冠患者中差异表达的基因,并据此找到了可能导致细胞炎症因子风暴的基因调控网络,为解析新冠重症发病机制提供了新的思路。

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本研究中产生的所有原始和处理过的测序数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0001306 。

主要研究结果

血浆中游离RNA来源于人体不同组织器官的信号释放,可以为疾病机制研究和宿主-病原体互作提供重要参考。本研究使用华大研究院自主开发的PALM-Seq技术1,一次实验即可对血浆中的多种RNA进行全谱检测。本课题通过组间差异分析共鉴定出了7个可明显区分新冠患者与健康对照的血浆生物标志物,通过新冠患者中上调的380个基因的通路富集分析发现重症患者的嗜中性粒细胞活化通路被激活,这与临床新冠患者静脉血细胞计数中性粒细胞比率相较基线增高相一致,进一步印证了差异基因的可靠性。

白介素6(IL-6) 是细胞因子风暴相关的重要指标,本研究在新冠患者的外周血TH1/Th2细胞因子检查中发现血浆中的IL-6的蛋白水平异常增加,而在血浆cfRNA表达谱中显示,新冠患者和健康对照的IL-6转录组水平无差异,意味着IL-6的上调发生在翻译水平,通过miRNA-lncRNA-mRNA互作分析发现该增强可能是通过下调miR-451a以及let-7家族等靶向IL-6和IL-6R的miRNA实现的,进一步验证了该团队此前的研究发现:在新冠患者中miR-451a及相应的lncRNA调控介导IL-6/IL-6R炎症因子风暴2。

在比较新冠患者与健康对照的差异表达基因时发现,上调基因中有38%与tRNA相关,将tRNA分子转换为相应密码子后整体丰度在轻症和重症之间有很高的一致性,且主成分分析(PCA)结果表明密码子丰度可区分新冠患者和健康对照。随后的密码子偏好性分析发现上调密码子多以A和T结尾,表明这些上调的密码子更可能促进新冠病毒mRNA的翻译,该特征未来有望成为新型新冠药物与疫苗的特异性靶点。

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该研究还发现新冠患者的血浆游离RNA中能检测到其它肺炎致病微生物,这也提示需重视新冠患者肺部的共感染现象。

综上所述,本研究通过解析新冠轻重症患者血浆cfRNA特征谱,填补了新冠在血浆cfRNA特征谱研究领域的空白,揭示了重症新冠可能的发病机制。广州医科大学呼吸疾病国家重点实验室赵金存教授、肇静娴教授、华大研究院李俊桦研究员和金鑫研究员为论文共同通讯作者。呼吸疾病国家重点实验室王延群博士为论文第一作者,华大研究院李洁、孙海汐、徐金金、林煜,呼吸疾病国家重点实验室的张昭勇、徐永浩、朱爱如,广州海关技术中心张璐等为论文的共同第一作者。

参考文献:
[1] Xi Yang, Taifu Wang, Sujun Zhu, et al. PALM-Seq: integrated sequencing of cell-free long RNA and small RNA[J]. bioRxiv, 2019: 686055.
[2] Penghui Yang, Yingze Zhao, Jie Li, Chuanyu Liu, Linnan Zhu, Jie Zhang, Yeya Yu et al. "Downregulated miR-451a as a feature of the plasma cfRNA landscape reveals regulatory networks of IL-6/IL-6R-associated cytokine storms in COVID-19 patients." Cellular & Molecular Immunology 18, no. 4 (2021): 1064-1066.
获取原文:https://genome.cshlp.org/content/early/2022/01/21/gr.276175.121.abstract
信息及图片来源:“华大BGI”公众号

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