浸大研究发现血浆代谢物与新冠康复者抗体水平相关

星期一,2022年10月10日

 

香港浸会大学(浸大)领导的一项研究,发现部份新型冠状病毒病(新冠)康复者的抗体水平急跌,与代谢物「甘氨酰脯氨酸」在血浆内的高浓度以及制造这种代谢物的酶有关。

研究人员亦发现利用抑制剂去抑制这种代谢物和酶的活动,能够在小鼠实验中维持新冠抗体水平。研究结果为开发创新的新冠治疗方案及疫苗接种策略带来重要启示。

相关研究成果已发表于著名国际科学期刊Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)。

部份新冠康复者抗体水平下降

小区中个别成员的新冠抗体水平,是建立新冠病毒群体免疫的关键。一般而言,新冠患者康复后,自然的免疫反应会令他们拥有高抗体水平。然而,部份新冠康复者的抗体水平会在数周内急跌。现时仍未清楚导致这种现象的机制。

自出现疫情以来,有研究发现新冠患者血浆内的细胞因子和代谢物水平出现变化。基于这些观察,浸大化学系讲座教授及环境与生物分析国家重点实验室主任蔡宗苇教授,以及研究的第一作者浸大化学系研究助理教授杨铸博士带领研究团队,研究血浆内的细胞因子和代谢物与新冠康复者抗体水平的关系。

代谢物「甘氨酰脯氨酸」与抗体水平有关

研究团队分析三组血浆样本的细胞因子及代谢物。第一组样本来自17名抗体水平稳定的新冠康复者,第二组来自30名抗体水平急跌的新冠康复者,用作对照的第三组来自35名没有感染新冠的人士。

透过一系列涉及机器学习技术的定量计算分析,团队比较三组血浆样本内各种细胞因子及代谢物的水平,以及他们与新冠抗体水平的关系。团队再把两组康复者血浆样本与对照组比较,筛选出康复者与对照组之间有明显水平差异的细胞因子和代谢物。在通过筛选的目标当中,7种细胞因子和20种代谢物的水平,在两组康复者之间有明显差异。

研究人员其后分析经筛选的细胞因子和代谢物,与新冠康复者抗体水平的关联。根据收集所得的数据,他们发现两组康复者血浆中的代谢物「甘氨酰脯氨酸」的浓度,与对照组比较有最大升幅。

在抗体水平急跌的康复者组别中,「甘氨酰脯氨酸」的水平比对照组高4倍;在抗体水平稳定的康复者组别中,它的水平亦比对照组高2.5倍。基于这些结果,研究团队再探讨康复者的新冠抗体水平与「甘氨酰脯氨酸」以及制造这种代谢物的「二肽基肽酶4」的关系。

抑制「甘氨酰脯氨酸」可稳定抗体水平

研究团队进行为期四星期的小鼠模型实验,以验证高水平「甘氨酰脯氨酸」与新冠康复者抗体水平急跌的关系。四组各有12只小鼠的实验组别,均被注射新冠病毒的棘蛋白。各组其后分别被注射︰(1) 甘氨酰脯氨酸、(2) 一种能阻止小鼠降解自体「甘氨酰脯氨酸」的抑制剂、(3)「甘氨酰脯氨酸」及「二肽基肽酶4」抑制剂(即抗糖尿病药物西格列汀),以及 (4) 生理盐水。

在实验的第一星期,所有组别血清的新冠抗体水平相近。第一组小鼠的抗体水平在第二星期下跌,显示「甘氨酰脯氨酸」水平上升与新冠抗体水平下跌相关。第二组小鼠的「甘氨酰脯氨酸」水平相对稳定,其抗体水平亦于第三周开始下跌。第二组的抗体水平下跌速度比第一组慢,反映不同水平的「甘氨酰脯氨酸」,与抗体水平能够维持稳定的时间相关

相比之下,第三组小鼠的抗体水平在实验整个过程都维持稳定,可见抑制「二肽基肽酶4」的活动,可抵消「甘氨酰脯氨酸」的负面影响,并维持稳定的新冠抗体水平。

治疗及疾病控制策略新方向

蔡教授说︰「在小区建立有效的免疫屏障以抵御新冠病毒传播,很大程度取决于个人能否维持稳定的抗体水平。我们的实验结果显示,『二肽基肽酶4』抑制剂能有效维持受感染小鼠的新冠病毒抗体水平稳定。这为发展类似的医疗方案,以维持人体新冠抗体水平稳定,提供重要启示,并将对全球抗疫作出贡献。」

杨博士说︰「在我们的研究基础上,需要作进一步研究去探索应用于其他治疗及疾病控制方面的潜力,例如可开发创新策略,改善人类在接种疫苗后提升抗体水平的效率,特别是属于新冠高风险群组的糖尿病病人。」

—  完 —

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蔡宗苇教授(左)和杨铸博士(右)带领的研究团队,发现新冠康复者抗体水平急跌,与代谢物「甘氨酰脯氨酸」在血浆内的高浓度,以及制造这种代谢物的「二肽基肽酶4」有关。