一组用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的标志物及其应用和试剂盒的制作方法

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一组用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的标志物及其应用和试剂盒。

背景技术：

急性病毒性呼吸道传染病的重症患者往往会出现严重低氧血症、ards、休克、多脏器功能不全(mods)，合并或继发细菌感染而死亡。根据病程不同阶段以及病情变化情况，各项救治措施的侧重点以及具体措施也有所不同。提高治愈率、降低病死率是传染病防治的关键之一。早期识别重症病例并及时治疗是降低病死率的关键。以新型冠状病毒肺炎为代表的急性病毒性呼吸道传染病起病急，病情进展迅速，重症患者接收救治的时间往往延迟，我们需要及早发现重症病例，并给予相应的监护、治疗。如何在有限的时间内快速对疾病重症化风险进行预测，制定治疗方案，给予及时与合适的干预，对降低病死率十分关键。因此，有必要进一步探索科学而又简便可行的方法指导临床医生早期识别哪些患者具有重症化或者死亡的风险。

研究表明，h5n1、h7n9及h1n1等甲型病毒性流感以及新型冠状病毒肺炎(covid-19)重症病例体内均呈现“细胞因子风暴”，参与重要的发病机制。“细胞因子风暴”是一种过激的免疫反应，可导致肺部炎症、水肿、呼吸功能衰竭甚至多器官系统的衰竭。重症病人的血浆中，巨噬细胞、中性粒细胞趋化因子、促炎细胞因子和抗炎细胞因子比普通流感病人要高。病毒侵犯人体后，体内免疫细胞迅速、大量释放细胞因子，产生“自杀式”效应，全身的炎症反应加强，造成疾病重症化发展。同时重症病例体内病毒特异性的t细胞过度活化后耗竭，免疫应答水平下降，从而机体的抗病毒能力降低。

既往临床研究对临床指标和多个急性病毒性呼吸道传染病重症化以及死亡之间的关系进行了探讨。目前比较常用的重症化预测的生物标志物包括c反应蛋白(crp)水平、乳酸脱氢酶(ldh)、il-6、血管紧张素ii可以准确预测急性病毒性呼吸道传染病的严重程度。然而，目前的各种生物标志物都有其局限性，并不能完全准确地预测患者的重症化和预后情况。因此，探索和开发预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的生物标志物具有重要的临床意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一组用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的血清学生物标志物及其应用和试剂盒。

本发明提供了一组用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的血清学生物标志物，所述血清学生物标志物包括il-8、il-10、gitr、cd28和il-18中的一种或两种以上。

根据本发明所述的生物标志物，其中作为优选地，所述急性病毒性呼吸道传染病包括h1n1、h7n9、h5n1、sars-cov-2引起的急性病毒性呼吸道传染病中的一种或者多种。

本发明还提供了上述技术方案所述的血清学生物标志物在制备用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的试剂盒中的应用。

本发明还提供了一种用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的试剂盒，所述试剂盒中包括：分别包被有il-8、il-10、gitr、cd28和il-18中的一种或两种以上的捕获抗体的编码微球，生物素分别标记的il-8、il-10、gitr、cd28和il-18中的一种或两种以上的检测抗体，链霉亲和素标记的藻红蛋白。

本申请对试剂盒中各组分含量不做特别限定，本领域技术人员可以根据检测的实际情况进行组分含量的配比调整。进一步，优选地，本申请试剂盒的各组分相同体系下的用量关系如下：

羧基微球：0.5×10⁶～1.5×10⁶个；

捕获抗体：il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体各40～60μg；

检测抗体：il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体各0.8～1.2mg

生物素：0.8～1.2mg

链霉亲和素标记的藻红蛋白：本申请不作特别限定，本领域常规市售产品或采用本领域常规方法制备得到均可，用量可以参照市售产品说明书或本领域常规方式添加，本申请在此不做特别限定。

优选的，所述il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的克隆号分别为3il8-h10、jes3-9d7、110416、10f3和h44。

优选的，所述il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体的克隆号分别为i8-s2、bt-10、dt5d3、37407、w18160a。

优选的，所述编码微球包括羧基微球。

优选的，所述生物素包括n-羧琥珀酰亚氨活化生物素。

优选的，包被捕获抗体的编码微球的制备方法包括：将所述il-8、il-10、gitr、cd28和il-18中的一种或两种以上的捕获抗体分别与对应的编码微球偶联，分别得到包被有il-8、il-10、gitr、cd28和il-18中的一种或两种以上的捕获抗体的编码微球。

优选的，生物素标记的检测抗体的制备方法包括：分别在il-8、il-10、gitr、cd28和il-18中的一种或两种以上的检测抗体上连接生物素，得到分别被生物素标记的il-8、il-10、gitr、cd28和il-18中的一种或两种以上的检测抗体。

有益效果：

本发明提供了一组用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的血清学生物标志物，所述生物标志物为il-8、il-10、gitr、cd28、il-18。实验表明，对急性病毒性呼吸道传染病重症化风险高的患者，其血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度均显著高于急性病毒性呼吸道传染病重症化风险低的患者。

本发明还提供了利用上述生物标志物制备用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的试剂盒的应用，所述试剂盒包括分别包被有il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的编码微球、生物素分别标记的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体和链霉亲和素标记的藻红蛋白。利用本发明提供的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18生物标志物或者其制备得到的试剂盒进行急性病毒性呼吸道传染病重症化的预测，具有检测快速、准确、费用低等优点，应用前景广阔。

附图说明

图1-5依次为检测血清中生物标志物il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的标准曲线示意图；

图6分别为液相芯片试剂盒检测到三组急性病毒性呼吸道传染病患者入院点血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的浓度的差异图(重症、危重症组各细胞因子的浓度均显著高于轻症组)；

图7分别为il-8、il-10、gitr、cd28、il-18对应急性病毒性呼吸道传染病患者轻症与重症分组的受试者工作特征曲线(roc曲线)，每个细胞因子对应的曲线下面积(auc)、95％置信区间(95％ci)和p值见图示。

具体实施方式

本发明提供了一组用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的血清学生物标志物，所述血清学生物标志物包括il-8、il-10、gitr、cd28、il-18。本发明经实验发现，患者血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度与重症化有关，单独使用患者血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度(阈值分别为：0.265pg/ml，2.515pg/ml，9.486pg/ml，247.82pg/ml，60.048pg/ml)能预测免疫检查点阻断联合抗血管生成治疗的效果。因此，基于以il-8、il-10、gitr、cd28、il-18为血清学生物标志物预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的效果具有准确率高、实施较为方便、成本较低的优点，具有广阔的应用前景。

本发明还提供了上述技术方案所述的血清学生物标志物在制备用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的试剂盒中的应用。在本发明中，所述应用包括以上述生物标志物为基础制备得到的任意具有特异性检测上述生物标志物功能的试剂盒。

本发明还提供了一种用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的试剂盒，所述试剂盒中包括：分别包被有il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的编码微球，生物素分别标记的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体，链霉亲和素标记的藻红蛋白。在本发明中，所述il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的克隆号分别优选为3il8-h10、jes3-9d7、110416、10f3和h44。所述il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体的克隆号分别为i8-s2、bt-10、dt5d3、37407、w18160a。在本发明中，所述编码微球优选为羧基微球。在本发明中，所述生物素优选为n-羧琥珀酰亚氨活化生物素。在本发明中，所述试剂盒先利用分别包被有il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的编码微球捕获待测样品中的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18，然后利用生物素分别标记的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体和链霉亲和素标记的藻红蛋白对捕获得到的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18分别进行定量。在本发明中，所述编码微球是指使用不同荧光比例的微球进行数据编码，利用荧光编码的微球共价交联特异性单克隆抗体，通过激光扫描荧光编码来识别单个微球。

本发明基于液相芯片技术，开发出可以对血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18生物标志物进行快速检测的试剂盒，即液相芯片试剂盒。该试剂盒具有无副作用、敏感度高、检测快速、重复性好等优点。该液相芯片试剂盒的制备方法简单可靠、稳定性好。

在本发明中，所述试剂盒的制备方法，优选包括如下步骤：

(1)将分别包被有il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体与编码微球偶联，得到包被有il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的编码微球；

(2)在il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体上分别连接生物素，得到生物素分别标记的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体；

所述步骤(1)和(2)之间不存在先后顺序的关系。

本发明将il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体与编码微球偶联，得到分别包被有il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的编码微球。在本发明中，所述偶联的方法优选包括如下步骤：

a.取羧基微球，用漩涡振荡器振荡微球悬液15～25s，使微球混合均匀；

b.取震荡后的羧基微球0.5×10⁶～1.5×10⁶个，转移到离心管中，≥8000g离心1.5～3min，沉淀微球；

c.移走上清，加入dh2o80～120μl，用漩涡振荡器振荡15～25s重悬微球，≥8000g离心1.5～3min，沉淀羧基微球；移走上清，加入80～120mmol/l，ph值6～6.5的磷酸二氢钠盐溶液60～100μl，用漩涡振荡器振荡15～25s，重悬洗涤的羧基微球；

d.加入40～60mg/ml的n羟基硫代琥珀酰亚胺8～12μl，用漩涡振荡器轻轻地振荡；

e.加入40～60mg/ml的1-乙基-3[3-(二甲氨基)丙基]碳二亚胺8～12μl，用漩涡振荡器轻轻振荡；

f.室温孵育15～25min，每隔8～12min用漩涡振荡器轻振，≥8000g离心1.5～3min，沉淀活化的羧基微球；

g.移走上清，加入40～60mmol/l，ph值4.8～5.2的2-(n-吗啡啉)乙磺酸，漩涡振荡器振荡15～25s，重悬活化的羧基微球，≥8000g离心1.5～3min，沉淀洗涤后的羧基微球；重复该步骤2～3次，用40～60mmol/l，ph值4.8～5.2的mes洗涤2～3次，加入40～60mmol/l，ph值4.8～5.2的mes，用漩涡振荡器振荡15～25s，在混匀的微球中分别加入40～60μg的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体，用40～60mmol/l，ph值4.8～5.2的mes定容至400～600μl，用漩涡振荡器混匀；于室温置于摇床上孵育1.5～3h，≥8000g离心1.5～3min，沉淀偶联好的微球；

h.移走上清，加入pbs-tbn200～400μl，漩涡振荡器振荡25～35s；于室温置于摇床上孵育25～35min，≥8000g离心1.5～3min，沉淀偶联好的微球；

i.移走上清，加入pbs-tbn0.8～1.2ml，漩涡振荡器振荡25～35s，≥8000g离心1.5～3min，沉淀偶联好的微球；重复该步骤l～2次，用pbs-tbn洗涤2～3次；

j.加入pbs-tbn0.8～1.2ml，重悬偶联好且经过洗涤的微球，即得il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体与微球的偶联体；

k.用细胞计数器计数微球的数量，浓度为2～3×10⁵个/ml；将偶联好的微球置于2～6℃避光保存。

本发明在il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体上连接生物素，得到生物素分别标记il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体。在本发明中，所述连接的方法优选包括如下步骤：

①分别将0.8～1.2mg的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体用0.08～0.12mol/l，ph值7.8～8.2的碳酸氢钠缓冲液稀释到0.8～1.2mg/ml，终体积为0.8～1.2ml；

②交互用0.08～0.12mol/l，ph值7.8～8.2的碳酸氢钠缓冲液对蛋白质充分透析；

③用0.8～1.2ml二甲基亚砜溶解n-羟琥珀酰亚氨活化生物素0.8～1.2mg；

④分别向0.8～1.2ml的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体溶液中加入0.8～1.2g/l的nhsb溶液100～150μl；在室温下持续搅拌，保温2～4h；

⑤加入0.8～1.2mol/l的nh4cl溶液9～10μl，在室温下搅拌8～12min，在2～6℃下对pbs充分透析，以除去游离的生物素；将样品上0.8～1.2ml的分子筛柱，以pbs缓慢洗脱，收集0.8～1.2ml/管，蛋白质在1-3ml之间洗脱；样品加入终浓度为0.4～0.6g/l的叠氮钠及0.8～1.2g/l的bsa；将结合产物置于2～6℃避光保存。

本发明对所述链霉亲和素标记的藻红蛋白的来源不作特别限定，本领域常规市售产品或采用本领域常规方法制备得到均可。

在本发明中，用于急性病毒性呼吸道传染病重症化预测的方法，优选包括以下步骤：

(1)测量受试者的血清样品中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18标志物的含量；

(3)利用步骤(1)中的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的测量值，通过该分析结果，对重症化进行预测；

在本发明中，所述急性病毒性呼吸道传染病，主要包括h1n1、h7n9等甲型流感病毒以及sars-cov-2感染导致的急性病毒性呼吸道传染病，本发明提供的方法能应用于急性病毒性呼吸道传染病患者。在急性病毒性呼吸道传染病患者中，重症化风险高的患者，血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度显著高于对风险低的患者；单独使用患者血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度(阈值分别为：0.265pg/ml，2.515pg/ml，9.486pg/ml，247.82pg/ml，60.048pg/ml)，能预测重症化的程度。在本发明中，所述基线浓度指入院后未治疗时采集患者的血浆中的生物标志物的浓度。

下面结合实施例对本发明提供的一组用于预测急性病毒性呼吸道传染病重症化的血清学生物标志物及其应用和试剂盒进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

用于il-8、il-10、gitr、cd28、il-18生物标志物检测的液相芯片试剂盒的制备。

1，试剂盒组成

(1)5-plex包被微球：含有分别包被了il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体的编码微球；

(2)5-plex生物素标记检测抗体：用生物素分别标记的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体；

(3)链亲和素藻红蛋白。

其中，捕获抗体il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的克隆号分别为3il8-h10、jes3-9d7、110416、10f3和h44；il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体的克隆号分别为i8-s2、bt-10、dt5d3、37407、w18160a。

2，试剂盒的制备方法

包括以下步骤：

(1)相应捕获抗体包被相应微球

a.取羧基微球用漩涡振荡器振荡微球悬液20s，使微球混合均匀；

b.取羧基微球1×10⁶个，转移到离心管中，≥8000g离心2min，沉淀微球；

c.移走上清，加入dh2o100μl，用漩涡振荡器振荡20s重悬微球，≥8000g离心2min，沉淀羧基微球；移走上清，加入100mmol/l，ph值6.2的磷酸二氢钠盐溶液80μl，用漩涡振荡器振荡20s，重悬洗涤的羧基微球；

d.加入50mg/ml的n羟基硫代琥珀酰亚胺10μl，用漩涡振荡器轻轻地振荡；

e.加入50mg/ml的1-乙基-3[3-(二甲氨基)丙基]碳二亚胺10μl，用漩涡振荡器轻轻振荡；

f.室温孵育20min，每隔10min用漩涡振荡器轻振，≥8000g离心2min，沉淀活化的羧基微球；

g.移走上清，加入50mmol/l，ph值5.0的2-(n-吗啡啉)乙磺酸，漩涡振荡器振荡20s，重悬活化的羧基微球，≥8000g离心2min，沉淀洗涤后的羧基微球；重复该步骤2次，用50mmol/l，ph值5.0的mes洗涤2次，加入50mmol/l，ph值5.0的mes，用漩涡振荡器振荡20s，在混匀的微球中分别加入50μgil-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体，用50mmol/l，ph值5.0的mes定容至500μl，用漩涡振荡器混匀；于室温置于摇床上孵育2h，≥8000g离心2min，沉淀偶联好的微球；

h.移走上清，加入pbs-tbn300μl，漩涡振荡器振荡30s；于室温置于摇床上孵育30min，≥8000g离心2min，沉淀偶联好的微球；

i.移走上清，加入pbs-tbn1ml，漩涡振荡器振荡30s，≥8000g离心2min，沉淀偶联好的微球；重复该步骤l次，用pbs-tbn洗涤2次；

j.加入pbs-tbn1ml，重悬偶联好且经过洗涤的微球，即得il-8、il-10、gitr、cd28、il-18捕获抗体与微球的偶联体；

k.用细胞计数器计数微球的数量，浓度为2.5×10⁵个/ml；将偶联好的微球置于4℃避光保存；

(2)相应检测抗体的生物素化

l.分别将1mg的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体用0.1mol/l，ph值8.0的碳酸氢钠缓冲液稀释到1mg/ml，终体积为1ml；

m.交互用0.1mol/l，ph值8.0的碳酸氢钠缓冲液对蛋白质充分透析；

n.用1ml二甲基亚砜溶解n-羟琥珀酰亚氨活化生物素1mg；

o.分别向1ml的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18检测抗体溶液中加入1g/l的nhsb溶液120μl；在室温下持续搅拌，保温2-4h；

p.加入1mol/lnh4cl溶液9.6μl，在室温下搅拌10min，在4℃下对pbs充分透析，以除去游离的生物素；将样品上1ml的分子筛柱，以pbs缓慢洗脱，收集1ml/管，蛋白质在1～3ml之间洗脱；样品加入终浓度为0.5g/l的叠氮钠及1.0g/lbsa；将结合产物置于4℃避光保存。

实施例2

il-8、il-10、gitr、cd28、il-18液相芯片试剂盒在预测急性病毒性呼吸道传染病中的应用。

1，实验目的

证明il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的入院时基线浓度在重症、危重症患者中高。

2，实验对象

1)在知情同意及满足纳入条件的前提下，选择入组病例，记录个人基本信息。covid-19患者队列来自于首都医科大学附属北京地坛医院83例covid患者，包括6例无症状患者、53例轻症患者、14例重症患者、10危重症患者。

2)抽取患者入院时未治疗前血浆，标本至于-80℃冰箱中保存。

3，试剂准备

采用实施例1中制备的试剂盒。

(1)beads：将所需beads(微球)超声30秒，涡旋1min，然后各取出60μl加入mixingbottle，剩余体积用beaddiluent补足3ml，充分混匀，2～8℃贮存一个月。

(2)qualitycontrol：用250μl蒸馏水分别溶解对照1和2，颠倒多次使其充分混匀，静止5-10min，然后分别移入两个试管中，-20℃贮存一个月。

(3)standard：用250μl蒸馏水溶解standard，颠倒多次使其充分混匀，静止5～10min，然后移入试管中，标记为s6。然后另取5个试管，分别标记为s5、s4、s3、s2、s1，每个管中加200μlassay缓冲液，最后从s6中取出50μl进行梯度稀释，-20℃贮存一个月。

(4)washbuffer：将10×wb放置室温，使其中盐分充分溶解，30mlwb+270ml蒸馏水将其配成1×(1倍)，4℃保存一个月。

(5)serummatrix：向sm中加入1ml蒸馏水使其充分溶解，静止10min，然后移入试管里，-20℃贮存一个月。

4，实验流程：

①向96孔板中每孔加入200μlwashbuffer，室温摇十分钟润洗，然后直接倒掉，充分擦干。

②分别加入25μl；

@serummatrix到background、standard和control；

@assaybuffer到样品孔；

@assaybuffer到background；

@standard和control到各自位置；

@样品到对应样品孔；

@beads到每个孔，4℃避光过夜振荡孵育。

③洗板机洗2遍。

④每孔加25μl检测抗体，室温避光摇1h。

⑤每孔加25μlsape，室温避光摇30min。

⑥洗板机洗2遍，最后每孔加150μl鞘液上机(luminex系统)检测。

5，实验结果：

用液相芯片试剂盒来检测covid-19轻症与重症两组患者中的il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度。此5种血清生物标志物的浓度是根据机器读取的荧光值及对应的标准曲线计算得来，5种血清生物标志物的标准曲线见图1至图5及表1。各标准曲线中的截断值(cut-off)都是30％bias(表示暂不显示)。表1中，fit，表示符合度，cut-off：30％bias代表暂时不展示；lloq：代表最低值；uloq:代表最高值。

表15种血清生物标志物的标准曲线参数

实验结果表明，在急性病毒性呼吸道传染病患者中，重症化风险高的患者，血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度显著高于风险低的患者，具体结果如图6所示；利用患者血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度进行重症化预测的受试者工作特征曲线(roc曲线)见图7，曲线下面积(auc)、95％置信区间(95％ci)和p值见图示。

实验结果表明，对患者血清中il-8、il-10、gitr、cd28、il-18的基线浓度的检测，可实现对重症化的准确预测，预测准确率分别为75.2％、83.7％、92.5％、85.1％和78.6％。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。