Når læger skal vurdere en nyindlagt COVID-19-patient, er de ofte henvist til at måle virusmængde og antistoffer. Da det ofte er kombinationen af små blodpropper og betændelse i lungevæv, der skaber de livstruende tilstande, er det dog langt vigtigere information. Nu har en gruppe forskere identificeret en række markører hos COVID-19-patienter, så de via en blodprøve med stor sikkerhed kan forudsige det videre sygdomsforløb. Den nye metode kan både hjælpe til prioritering i den nuværende og fremtidige pandemier.
Det er stadig lidt af en gåde, hvorfor mennesker reagerer så forskelligt på den virus, SARS-CoV-2, der forårsager COVID-19. Mens nogle mennesker nærmest ikke mærker til virus, ender andre i respirator på intensivafdeling med livet som indsats. For bedre at forstå, hvad der gør den store forskel, og for bedre at kunne give dem, der virkelig er i fare, opmærksomhed, har forskere undersøgt blodserum hos indlagte COVID-19-patienter for at kortlægge alle små molekyler – det såkaldte metabolom.
”Ved at undersøge serum hos 120 patienter fandt vi frem til i alt 20 forskellige molekyle, som tilsammen gav et billede af, i hvilken retning sygdommen bevægede sig. På den måde kunne vi med stor sikkerhed kunne forudsige sværhedsgraden af sygdommen. Det betyder, at man ved indlæggelse ud fra en simpel blodprøve kan forudsige, hvilke patienter man skal være mest opmærksomme på. Samtidig giver de små molekyler indblik i, hvilke mekanismer der er med til at forværre sygdommen,” forklarer én af studiets hovedforfattere Douglas Kell, der er professor ved Institute of Systems, Molecular and Integrative Biology ved University of Liverpool og Associated Scientific Director ved Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability på Danmarks Tekniske Universitet.
De 20 vigtigste metabolitter
Corona-pandemien har udfordret sundhedssystemer verden over med et pludseligt behov for at give intensiv pleje til et efter tidligere standarder ufatteligt antal patienter. Samtidig blev sundhedspersonale med ét stillet over for en sygdom, COVID-19, med et ukendt forløb og en bred vifte af mildere symptomer: vejrtrækningsproblemer, feber, diarré, hoste, lungebetændelse. Hos 1 ud af 20 udvikler symptomerne sig pludseligt og hastigt til svigt i lunger eller andre organer med behov for ilt og anden intensiv behandling.
”Årsagerne til den store variation i individuelle reaktioner på SARS-CoV-2-infektion er stadig dårligt forstået. Det blev hurtig klart, at de signalstoffer, de såkaldte inferoner, der frigives af kroppen, når vi inficeres af virus, skaber en cytokinstorm, der presser lungerne, men det er åbenlyst, at der er andre væsentlige mekanismer i spil også. At forstå de her små ændringer hos et individ, der tilsyneladende er sundt og pludselig bliver alvorlig syg, er dog en stor udfordring,” siger Douglas Kell.
For at prøve forstå mekanismerne og udvikle en indikator for, hvilke mekanismer det er vigtigst at holde øje med, gav forskerne sig i kast med at kortlægge hvilke stoffer, fx aminosyrer, fedtsyrer, sukkerarter, vitaminer, der udtrykkes i blodet i de patienter, der indlægges med sygdommen, og hvordan det så gik dem efterfølgende. Hvem fik et mildt forløb, hvem fik behov for intensiv behandling og hvem overlevede ikke?
”I stedet for at teste for tilstedeværelsen af stoffer, vi allerede havde en mistanke til, valgte vi en mere åben analyse af serum fra 120 patienter ved hjælp af massespektrometri for at se, om der dukkede nogle markante indikatorer op,” fortæller Douglas Kell.
I højeste risiko
Resultaterne viste, at der var muligt ud fra serum på tidspunktet for diagnose og indlæggelse med stor sikkerhed at identificere patienter med højere risiko for alvorlig sygdom eller dødelig udgang. Det lykkedes således for forskerne at finde de 20 vigtigste metabolitter, hvoraf 16 kunne identificeres ved hjælp af massespektrometri.
”De største forskellene i serumprøver hos de hårdest ramte kan – ikke så overraskende – relateres til tilstedeværelse af virus, dvs. de stoffer der er et overforbrug af i cellen, når virus er til stede, og de stoffer der produceres meget af under betændelsestilstandene af vævet," forklarer Douglas Kell.
Forskerne så også en gruppe med en stor mængde fedtsyrer i blodet. Det sidste kan relateres til ændringer i energistofskiftet hos mennesker med højt BMI, en gruppe der i forvejen er i højeste risiko for alvorlige forløb.
”Desuden kunne vi se, at piperin, som man typisk ser ved højt forbrug af sort peber, også var markant lavere hos folk med alvorlig COVID-19. Det afspejler dog højst sandsynligt kostændringer hos patienter, der oplever alvorlige symptomer,” vurderer Douglas Kell.
Forudsiger forløbenes sværhedsgrad
Tidligere undersøgelser af patienter med COVID-19 og også andre sygdomme har fokuseret mere på, om kroppens celler overudtrykker bestemte gener eller proteiner. Forskerne bag det nye studie mener, at metabolomet er en mere direkte og følsom indikator, da den giver et øjebliksbillede af en celles eller organismes biokemiske status, hvilket kan give et mere præcist svar på, hvilke processer der er i spil under sygdommen, og hvordan kroppen er under pres – og måske endda hvordan man kan behandle.
”Der er naturligvis også visse svagheder ved metabolom-analysemetoden, hvor man skal identificere stofferne ud fra toppe i et massespektrum og så forsøge at regne ud, hvilke stoffer der kan svare til den top, man har fundet. Ud af de 20 stoffer, der ser ud til at have en stor effekt på, om man bliver alvorligt syg, mangler vi derfor stadig at identificere mindst 4,” siger Douglas Kell.
Efter at have fundet de 16 kemiske stofændringer gentog forskerne forsøget på endnu 90 personer, og fik her held til at forudsige forløbenes sværhedsgrad. De mener derfor, at metoden kan vise sig meget anvendelig.
”Om den kan nå at have en effekt i behandlingen af indlagte med COVID-19, inden pandemien er ovre, ved vi ikke, men selv hvis det ikke er tilfældet, har vi nu vist potentialet i metoden, som jo i princippet kan bruges til mange forskellige sygdomme, både infektioner men også metaboliske og kræftsygdomme," slutter Douglas Kell.
