Изследователите откриват специфични генетични сигнали при хора, които развиват тежък COVID-19

Изследователи от университета в Шефилд и Станфордския университет в САЩ откриха, че има специфични генетични сигнали при хора, които развиват тежка коронавирусна инфекция.

Известно е, че възрастта, индексът на телесна маса и съществуващите здравословни проблеми са причината за някои от различията, но генетиката също играе значителна роля. Това пионерско изследване имаше за цел да разгледа защо някои хора с COVID-19 се разболяват сериозно или умират, докато други имат малко, ако има такива, симптоми.

Използвайки машинно обучение, изследователи от Университета в Шефилд и Станфордската медицина са идентифицирали повече от 1000 гена, свързани с развитието на тежки случаи на COVID-19, които изискват дихателна поддръжка или са били фатални. Екипът също така успя да идентифицира специфични типове клетки, в които действат тези гени. Това е едно от първите проучвания, които свързват гените, свързани с коронавирус, със специфични биологични функции.

По време на изследването открихме генетичната архитектура, лежаща в основата на коронавирусната инфекция, и открихме, че тези 1000 гена представляват три четвърти от генетичните двигатели за тежък COVID-19. Това е важно за разбирането защо някои хора са имали по-тежки симптоми на Covid-19 от други.”

Д-р Джонатан Купър-Нок, клиничен преподавател в NIHR, катедра по невронауки, Шефилдския университет и съавтор на изследването

Проучването, публикувано днес (14 юни 2022 г.) в списанието клетъчни системи, беше ръководен от старши автор професор Майкъл П. Снайдер от Станфордския университет в сътрудничество с инструктора по генетика д-р Сай Джанг и невролога д-р Купър-Нок, който в момента е гостуващ учен от Станфорд.

Изследователският процес

Изследователският екип използва няколко големи набора от данни, за да разопакова генетиката зад тежкия COVID-19. Първият набор от данни съдържа генетична информация от здрава човешка белодробна тъкан. Данните помогнаха да се идентифицира генната експресия в 19 различни типа белодробни клетки, включително епителни клетки, които покриват дихателните пътища и са първата защита срещу инфекция.

Други данни идват от Инициативата за генетика на гостоприемника на COVID-19, едно от най-големите генетични проучвания на критично болни пациенти с коронавирус. Изследователите потърсиха генетични улики в данните – ДНК мутации, наречени единични нуклеотидни полиморфизми – които биха могли да показват дали някой е изложен на по-висок риск от тежък COVID-19. Те проследиха дали някои мутации се появяват повече или по-рядко при пациенти с COVID-19 с тежко заболяване.

Мутациите, които продължават да се появяват или значително липсват, при пациенти, развили тежък COVID-19, предполагат, че тези вариации може да са зад тежестта на инфекцията.

Но генетичните мутации сами по себе си могат да бъдат трудни за интерпретиране. За да разбере по-добре своите открития, екипът използва други данни, описващи кои региони на генома са важни за различните типове клетки в белодробната тъкан. Чрез припокриване на мутациите върху специфичните за клетките геноми, изследователите биха могли да определят кои гени не функционират и в кои клетъчни типове.

Рискови гени

Изследователите също искаха да знаят кои видове клетки съдържат дефектна генна експресия. Чрез своя инструмент за машинно обучение те установиха, че тежкият COVID-19 до голяма степен е свързан с отслабен отговор от две добре познати имунни клетки – естествени клетки убийци (NK) и Т клетки. NK клетките и подтип, наречен „CD56 ярък“, се считат за най-важни.

Д-р Купър-Нок добави: “NK клетките, с които хората се раждат и са първата линия на защита на тялото срещу инфекции, са известни със способността си да унищожават вируси и ракови клетки. NK клетките също помагат за производството на редица протеини на имунната система, наречени цитокини. Един цитокин, интерферон гама, е ключов активатор на имунните клетки. Действайки заедно с интерферон гама, NK клетките създават незабавна и координирана защита срещу вирусни инфекции.

„NK клетките са като генералите, които ръководят войната. Те мобилизират други имунни клетки, казвайки им къде да отидат и какво да правят. Открихме, че при хора с тежка коронавирусна инфекция, критичните гени в NK клетките се експресират по-малко, така че има по-малко стабилни имунен отговор. Клетката не прави това, което трябва да прави.”

Професор Снайдер сравни рисковите гени за COVID-19 с вредни варианти на гените BRCA, които предразполагат някои хора към рак на гърдата и яйчниците.

Професор Снайдер каза: „Нашите открития полагат основата за генетичен тест, който може да предскаже кой е роден с повишен риск от тежък COVID-19.

„Представете си, че има 1000 промени в ДНК, свързани с тежък COVID-19. Ако имате 585 от тези промени, това може да ви направи доста податливи и бихте искали да вземете всички необходими предпазни мерки.“

Д-р Купър-Нок отбеляза също, че лекарства, които задействат бавни NK клетки, вече са предложени за лечение на някои видове рак. „Лекарствата се свързват с рецепторите на NK клетките и ги предизвикват да имат по-стабилен отговор“, каза той. В ход са изпитания на инфузии на NK клетки за тежък COVID-19.”

.

Leave a Comment