近日，杂志Nature communications上发表了一篇题为“vPro-MS enables identification of human pathogenic viruses from patient samples by untargeted proteomics”的文章。研究团队开发了一种快速蛋白质组学工作流程vPro-MS，可以使用DIA-MS非靶向检测人类致病性病毒。该工作流程在对涵盖17种不同病毒的221份血浆、拭子和细胞培养样本进行分析后，确定特异性大于99.9%。该方法检测鼻咽拭子中SARS-CoV-2的灵敏度对应于PCR的CT值为27，定量准确性与宏基因组学相当。vPro-MS能够将非靶向病毒鉴定整合到生物体液（如人类血浆）的大规模蛋白质组学研究中，以检测患者标本中以前未发现的病毒感染。 图片来源：Nature communications vPro-MS通过质谱技术（LC-MS）结合数据非依赖采集（DIA）模式，分析样本中的病毒蛋白质。vPro-MS工作流程包括三个主要部分：样品制备、LC-MS检测和数据分析（如下图）。从样品制备到结果（vPro-MS报告）的工作流程大约需要2小时，每天可完成60个样品。 作者构建了覆盖完整人类病毒组的肽谱库（vPro肽库），用于鉴定DIA-MS数据中的肽序列。该文库是基于331种人类致病病毒的20,386个蛋白组和121,977条肽段构建肽段光谱库，覆盖94%的已知人类致病病毒。
vPro-MS工作流程。图片来源：Nature communications 作者还开发了一种置信度评分系统（vProID），用于从蛋白质组数据中评估病毒鉴定的可靠性。这个评分是特定病毒蛋白质组的鉴定出的肽段数除以预期肽段数的log10值。保留每个病毒物种中排名靠前的蛋白质组，并应用vProID阈值进行过滤。作者使用SARS-CoV-2拭子样本进行测试，结果表明，应用vProID评分显著提高了特异性（特异性>99.9%），显著降低了假阳性率（图C）。
vProID评分对病毒识别敏感性和特异性的影响。 图片来源：Nature communications 作者通过分析涵盖17种人类致病性病毒的221个样本来研究了vPro-MS工作流程的特异性，样品类型包括纯化病毒、细胞培养上清液、呼吸道拭子和血浆。结果显示，特异性在病毒水平上为99.97-100%，在样本水平上为95.74-100%（图B）。仅少数近缘病毒（如猴痘病毒与疫苗病毒）因肽段相似性出现交叉反应。
评估 vPro-MS 在病毒鉴定中的特异性。 图片来源：Nature communications 作者通过对66份上呼吸道拭子样本进行了vPro-MS工作流程，进行鉴定SARS-CoV-2的敏感性评估。结果显示，对SARS-CoV-2的检测限相当于qPCR CT为27（如下图），与mNGS定量准确性相当。利用合成SARS-CoV-2肽构建的文库时，灵敏度进一步提升至Ct 29.4。vPro-MS与qPCR的定量相关性，R²=0.62，与靶向蛋白质组学相当。
评估 vPro-MS 在鼻拭子中检测 SARS-CoV-2 的灵敏度。 图片来源：Nature communications 研究团队开发了一种快速蛋白质组学工作流程vPro-MS，可以使用DIA-MS非靶向检测人类致病性病毒。该工作流程在对涵盖17种不同病毒的221份血浆、拭子和细胞培养样本进行分析后，确定特异性大于99.9%。该方法检测鼻咽拭子中SARS-CoV-2的灵敏度对应于PCR的CT值为27，定量准确性与宏基因组学相当。 vPro-MS优势在于无需预设病毒假设，可同时检测DNA/RNA病毒。蛋白质比核酸更稳定，适用于保存条件不佳的样本。还可整合至大规模蛋白质组研究中，如血浆筛查，发现潜在未知感染。但也有局限性，此流程灵敏度目前低于mNGS，尤其在低病毒载量样本中。现有数据库缺乏病毒变异株的蛋白质序列信息，导至分型能力有限。 总之，vPro-MS首次实现了基于非靶向蛋白质组学的病毒鉴定，其高通量、高特异性和快速分析能力为病毒诊断和研究开辟了新途径。尽管灵敏度需进一步优化，但其在监测新发传染病和探索病毒-宿主相互作用方面具有重要潜力。 |
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