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为评估不同 SARS-CoV2 变异株感染患者血浆代谢组变化及对疾病严重程度的反映，伯明翰大学和阿伯里斯特威斯大学研究人员对比了感染 α、δ、Omicron 变异株患者和健康对照的血浆代谢组，发现代谢物变化与变异株感染相关，对理解新冠发病机制和治疗有重要意义。
新冠疫情自 2019 年爆发以来，严重威胁全球公共卫生安全。SARS-CoV
2 （严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型）不断变异，出现了如 Alpha、Delta、Omicron 等多种变异株。这些变异株在传播能力、免疫逃逸以及致病严重程度等方面都有所不同，给疫情防控和临床治疗带来了极大挑战。此前的研究虽然关注到了 SARS-CoV
2 感染对人体代谢的影响，但针对不同变异株对血浆代谢组的差异影响却研究甚少。为了深入了解这一问题，来自英国伯明翰大学（University of Birmingham）和阿伯里斯特威斯大学（Aberystwyth University）的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Metabolomics》杂志上。
研究人员从英国伯明翰伊丽莎白女王医院（Queen Elizabeth Hospital Birmingham）招募了 2021 年 1 月至 2022 年 5 月期间感染 COVID-19 且无需重症监护的患者，其中感染 Alpha 变异株的有 33 人、Delta 变异株的 13 人、Omicron 变异株的 14 人，并以 26 名年龄匹配的同期招募人员作为健康对照。研究主要运用了代谢组学分析技术，具体包括血浆样本的处理、流动注射电喷雾质谱（FIE-MS）检测以及基于 R 语言的 MetaboAnalyst 平台数据分析。
代谢组学比较 COVID-19 患者和健康患者 ：研究人员利用 FIE-MS 在正负离子模式下对血浆样本进行检测，并通过多变量分析方法对所得光谱进行分析。偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）显示，COVID-19 患者和健康对照组之间有明显分离。通过 t 检验校正错误发现率（FDR）和受试者工作特征曲线（ROC）评估，确定了主要的变异来源。多变量 ROC 曲线评估表明，在负离子模式下，前五个区分性代谢物的曲线下面积（AUC）值为 0.971（97.1%），正离子模式下为 0.99（99%）。COVID-19 患者的一些甘油磷脂、酰基肉碱、鞘脂、肌醇信号成分、单糖、类固醇和前列腺素水平发生了变化。这表明 COVID-19 患者的血浆代谢组与健康人存在显著差异，这些差异可能与疾病的发生发展相关。
SARS-CoV2 变异株在 COVID-19 患者中的代谢组学比较 ：研究人员通过方差分析（ANOVA）确定了不同 SARS-CoV2 变异株感染患者的临床特征差异，其中中性粒细胞计数是最显著的差异特征。PLS-DA 分析临床数据发现，Alpha 和 Delta 变异株聚在一起，而 Omicron 变异株和健康对照组形成单独的簇。进一步分析代谢组学特征，发现 Alpha 变异株样本的代谢物谱最为独特，Omicron 变异株感染患者的血浆与健康对照组难以区分，Delta 变异株感染患者的血浆与健康对照组和 Alpha 变异株存在一定差异。此外，研究还发现，与健康对照组相比，Alpha 变异株感染患者血浆中的脂肪酸、磷脂（甘油磷脂和溶血磷脂酰胆碱）、维生素 D3 代谢物和神经节苷脂 GD1a 水平显著降低。这说明不同 SARS-CoV2 变异株对患者血浆代谢组的影响不同，这些差异可能反映了不同变异株的致病机制和疾病严重程度的差异。
代谢组学变化与 SARS-CoV2 变异株临床特征的相关性 ：研究人员基于皮尔逊相关系数，将血浆代谢组学变化与 SARS-CoV2 感染的临床特征进行关联分析。结果发现，C 反应蛋白（CRP）水平与肌酐、D - 二聚体、中性粒细胞计数、可溶性肿瘤坏死因子受体 1（sTNFR1）和血管内皮生长因子（VEGF）水平呈正相关。在不同变异株相关的变量中，CRP、中性粒细胞、D - 二聚体和肌酐与磷脂酰乙醇胺 PE（19:1/22:4）和 PE（20:3 (6,8,11)-OH）呈显著正相关，而与其他靶向的 PE 和磷脂酰丝氨酸（PS）呈负相关。这表明代谢组学变化与临床特征之间存在密切联系，血浆磷脂水平与疾病严重程度相关，进一步揭示了 SARS-CoV2 感染的病理生理机制。
综上所述，该研究通过对不同 SARS-CoV2 变异株感染患者血浆代谢组的分析，发现了代谢组学变化与变异株感染及疾病严重程度的关联。这一研究成果有助于深入理解 COVID-19 的发病机制，为开发针对性的治疗策略和评估疾病严重程度提供了潜在的生物标志物，具有重要的临床意义。不过，研究也存在一些局限性，如疫苗接种和地塞米松治疗等因素可能对结果产生影响，未来还需要更大规模的研究来进一步验证这些发现。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是样本采集，从伯明翰伊丽莎白女王医院招募患者和对照人员获取血浆样本；其次是样本处理，将血浆样本离心、加入特定溶液进行处理；然后利用流动注射电喷雾质谱（FIE-MS）技术对提取的代谢物进行分析；最后使用基于 R 语言的 MetaboAnalyst 平台进行数据统计分析，包括主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）等多种方法。
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