Koronawirus SARS-COV-2 jest podstępny i tajemniczy. Objawy wywoływanej przez niego choroby są zróżnicowane, a portret jego typowej ofiary wcale nie jest tak oczywisty, jak się wcześniej wydawało. 23andMe wykorzysta swoją unikalną genetyczną bazę danych do zidentyfikowania możliwego związku między DNA pacjentów a podatnością na wirusa.
Koronawirus SARS-COV-2, który po raz pierwszy pojawił się w Chinach w zeszłym roku, jest agresorem równych szans. Jeśli jesteś człowiekiem, chce cię przeniknąć. Wydaje się, że wirus infekuje ludzi w ten sam sposób, niezależnie od ich wieku, rasy czy płci. Jest to logiczne, ponieważ jest to zupełnie nowy patogen, na który nikt nie jest odporny.
Ale choroba Covid-19 wywoływana przez wirusa jest bardziej nieprzewidywalna w swoich przejawach. Bardzo niewiele osób zarażonych faktycznie choruje. Pacjenci mają bardzo różne objawy. Ktoś ma wysoką gorączkę i kaszel. Niektórzy mają skurcze żołądka i biegunkę. Ktoś traci apetyt. Ktoś przestaje rozróżniać zapachy. Ktoś jest w stanie pokonać chorobę siedząc w domu, wypijając dużo płynów i rozkoszując się programami telewizyjnymi. I ktoś trafia na intensywną terapię, gdzie podłączonych jest do niego wiele rurek, które bezskutecznie pompują powietrze do jego chorych płuc. Większość zgonów stanowią osoby starsze z chorobami przewlekłymi oraz mężczyźni. Ale nie zawsze. W Stanach Zjednoczonych duży odsetek osób hospitalizowanych z poważnymi objawami ma mniej niż 40 lat. Dzieci, zwłaszcza niemowlęta, również nie są w stu procentach chronione.
Naukowcy analizują rozproszone dane epidemiologiczne z hotspotów, takich jak Chiny, Włochy i Stany Zjednoczone, aby zrozumieć, co spowodowało te różnice. Poszukują cech i wzorców wieku pacjentów, ich rasy, płci, statusu społeczno-ekonomicznego, zachowania i dostępności dla nich usług medycznych. Teraz kopią głębiej, próbując znaleźć wskazówki w naszym DNA.
W poniedziałek 23andMe rozpoczęło nowe badanie w celu zidentyfikowania różnic genetycznych, które mogłyby wyjaśnić, dlaczego ludzie z Covid-19 mają tak różne reakcje na infekcję. Ta firma zajmująca się genomiką konsumencką dołączyła do szeregu nowych projektów badawczych, szukając odpowiedzi na to samo pytanie. Poprzednie badania pokazują, że niektóre warianty genów narażają ludzi na zwiększone ryzyko, gdy zapadają na pewne choroby zakaźne. Inni zapewniają im ochronę, powiedzmy, mutacja w genie CCR5, która czyni gospodarza odpornym na HIV. Jest za wcześnie, aby powiedzieć, jak bardzo DNA chroni przed Covid-19 lub odwrotnie, czyni człowieka wrażliwym. Jednak uzyskane informacje mogą kiedyś posłużyć do identyfikacji osób bardziej narażonych na infekcję,a także ukierunkowane poszukiwanie nowych leków i metod leczenia.
„Chcemy zrozumieć, jak nasze geny wpływają na naszą reakcję na wirusa” - powiedziała Joyce Tung, wiceprezes ds. Badań w 23andMe. „Mamy nadzieję, że zbierając dane od osób, u których przeprowadzono testy i zdiagnozowano Covid-19, będziemy w stanie dowiedzieć się czegoś o biologicznych cechach tej choroby i pomóc społeczności naukowej w skuteczniejszym leczeniu pacjentów”.
Podczas gdy inne firmy zajmujące się badaniami DNA przekształciły swoje laboratoria i teraz testują ludzi pod kątem Covid, 23andMe zdecydowało się wykorzystać swój wyjątkowy atut - bazę danych ponad 10 milionów klientów, z których 80% zgodziło się wykorzystać swoje informacje genetyczne, a inne do celów badawczych. dane, które sami zgłosili. Firma buduje tę bazę danych od kilku lat, co ułatwia prowadzenie masowych ankiet wśród potencjalnych uczestników badań. W rezultacie każdy profil genetyczny zawiera setki fenotypowych informacji, takich jak liczba papierosów, które klient wypalił w ciągu swojego życia i czy któryś z jego krewnych miał cukrzycę. Ogromna ilość danych, którymi dysponuje firma,pozwoliło jej rozpocząć poszukiwania lekarstwa i uczyniło z niej potężne źródło informacji w dziedzinie badań genetycznych.
Najnowsza ankieta, opublikowana na portalu klienta 23andMe, zawiera pytania dotyczące miejsca zamieszkania danej osoby, stosowanych przez nią środków dystansowania społecznego, czy zostały przebadane pod kątem koronawirusa, miały kontakt z osobami zakażonymi i czy zdiagnozowano u nich Covid-19. (W badaniu mogą wziąć udział tylko klienci firmy z USA). 23andMe ma nadzieję, że do badania zaangażuje setki tysięcy swoich klientów, w tym tych, u których zdiagnozowano Covid-19, u których uzyskano wynik negatywny, którzy mają objawy grypopodobne, ale do tej pory są poddawani testom. nie przeszedł, a także członkowie rodzin zakażonych. W przypadku osób, które uzyskają wynik pozytywny, zostanie przeprowadzona dodatkowa ankieta dotycząca ciężkości choroby, objawów objawów i tego, czy były hospitalizowane. Tak powiedział główny naukowiec firmy Adam Auton,który prowadzi nowe badanie Covid-19. Wszyscy uczestnicy będą co miesiąc zapraszani do nowej ankiety z dodatkowymi pytaniami, co pozwoli 23andMe zidentyfikować nowe przypadki wśród respondentów.
Film promocyjny:
Jeśli firma zbierze wystarczającą liczbę odpowiedzi od osób zarażonych Covid-19, jej zespół badawczy przeprowadzi analizę statystyczną o nazwie Genome-Wide Association Search (GWAS). Ta metoda jest szeroko stosowana w badaniach genetycznych. Podczas GWAS ludzie dzielą się na różne grupy, w naszym przypadku najprawdopodobniej na podstawie objawów. Ich dane DNA są następnie skanowane, aby sprawdzić, czy pewne jednoliterowe różnice w kodzie genetycznym są bardziej powszechne wśród osób z określonymi objawami. Jeśli zdarza się to wystarczająco często, można z pewnym stopniem pewności stwierdzić, że takie odchylenia są związane z tymi objawami.
Trudno jest przewidzieć, które geny zostaną znalezione podczas tych wypraw w poszukiwaniu DNA. Ale wiele z nich można prawdopodobnie znaleźć w tych częściach genomu, które są odpowiedzialne za odpowiedź immunologiczną organizmu, mówi Michael Snyder, który kieruje wydziałem genetyki na Uniwersytecie Stanforda i nie ma nic wspólnego z 23andMe i jego badaniami. „Ogólnie wiemy, że genetyka wpływa na przebieg infekcji wirusowej” - mówi. - Nie ma w tym nic nieoczekiwanego, skoro w procesie rozwoju historycznego ludzie w różnych warunkach środowiskowych byli narażeni na dość specyficzne patogeny. To ma sens, że różni ludzie mają różne systemy odpornościowe”. (Trzeba powiedzieć, że nadopiekuńcza reakcja, znana jako hipercytokinemia, była przyczyną wielu zgonów wśród pacjentów z atypowym zapaleniem płuc.że hipercytokinemia jest również przyczyną niektórych zgonów wśród młodych ludzi z Covid-19).
Innym potencjalnym kandydatem jest gen receptora ACE2. Znajduje się na powierzchni płuc i innych ludzkich komórek i jest molekularnym przejściem, przez który SARS-CoV-2 dostaje się do organizmu. Małe zmiany w tym genie mogą ułatwić lub utrudnić przejście przez określone receptory. Ponadto rolę mogą również odgrywać wariacje w regionie genomu, które włączają lub wyłączają receptor ACE2. Jeśli geny są mniej aktywne, ludzkie komórki wytwarzają mniej receptorów, przez co wirusowi trudniej je złapać.
Jest za wcześnie, aby spekulować na temat roli, jaką odgrywają geny w określaniu wyniku choroby Covid-19, mówi Snyder. Jest jednak gotów założyć się, że projekty takie jak te realizowane przez 23andMe prawdopodobnie nie dostarczą jednego wariantu genetycznego, który decyduje o tym, czy dana osoba będzie na oddziale intensywnej terapii, czy nie. „Byłbym zaskoczony, gdyby znaleźli coś tak przekonującego jak BRCA” - mówi Snyder, odnosząc się do jednego z najpotężniejszych predyktorów raka, jaki odkryli naukowcy. Mutacje w genach BRCA czterokrotnie zwiększają szanse na rozwój niektórych postaci raka piersi.
Chodzi o to, że wyszukiwanie skojarzeń całego genomu jest grą liczbową. Jest to najlepszy sposób wykrywania mutacji, które powtarzają się i pojawiają się ponownie w całej populacji, a każda z nich ma bardzo niewielki wpływ na podatność osoby na choroby. A ponieważ wyszukiwanie asocjacyjne całego genomu jest zwykle oparte na ograniczonym zestawie danych genetycznych, takich jak te zebrane przez 23andMe (statyczny widok 600 000 lokalizacji genomu), te wspólne warianty są łatwiejsze do zidentyfikowania niż rzadkie.
Jednak bardzo rzadkie mutacje mogą być przyczyną skrajnego narażenia na Covid-19, mówi Stephen Chapman, pulmonolog, który pracuje jako naukowiec w Centrum Genetyki Człowieka Uniwersytetu Oksfordzkiego i nie jest zaangażowany w projekt 23andMe. W połowie 2000 roku przeprowadził pierwsze badania genetyczne predyspozycji do bakteryjnego zapalenia płuc i odkrył rzadkie mutacje w genach o podłożu immunologicznym, które sprawiały, że zdrowe dzieci i dorośli byli bardzo podatni na wniknięcie jednej konkretnej bakterii. Chapman podejrzewa, że równie rzadkie mutacje związane z funkcją odpornościową i odpowiedzią na stan zapalny są umieszczane w łóżkach OIOM dla młodych, zdrowych ludzi, którzy nie mają innych czynników ryzyka. „Moim zdaniem jest to poważna wada GWAS,on mówi. „Wyszukiwanie asocjacyjne całego genomu pomija te rzadkie, wywołujące choroby mutacje”.
Znalezienie ich wymaga wykonania badań krwi od niestandardowych pacjentów i sekwencjonowania całego ich genomu. Jeśli rozszyfrujemy DNA młodej osoby dorosłej, która jest podłączona do sztucznej wentylacji płuc, możliwe, że będzie możliwe ujawnienie unikalnej predyspozycji genetycznej do Covid-19. Z drugiej strony DNA osób starszych, u których zdiagnozowano koronawirusa i Covid-19, ale bez objawów, może zawierać mutacje ochronne, chroniące przed najcięższymi postaciami choroby.
W laboratoriach na całym świecie realizowanych jest już ponad 90 takich projektów sekwencjonowania, a naukowcy ścigają się, aby zrozumieć chorobę, która zabiła ponad 76 000 ludzi na całym świecie. Niektóre z projektów to długoterminowe badania genetyczne populacji, w których od dłuższego czasu uczestniczą tysiące ochotników. Islandzka firma DeCODE Genetics, która od dziesięcioleci gromadzi dane o genomach i stanie zdrowia 364 000 mieszkańców tego wyspiarskiego kraju, otrzymała zgodę rządu na publikację wyników testów na Covid-19. Istnieją również nowe badania prowadzone wyłącznie wśród pacjentów z Covid-19. Aby połączyć wszystkie dane genetyczne z różnych zespołów badawczych,naukowcy z Uniwersytetu w Helsinkach utworzyli niedawno izbę rozliczeniową o nazwie Covid-19 Carrier Genetics. W miarę pojawiania się coraz większej ilości danych statystyki stają się coraz bardziej przekonujące i wiarygodne, a jednocześnie rośnie nadzieja, że można znaleźć mutacje, które mogą zmienić wpływ nowej choroby na ludzi i proces walki ludzkości z nią.
Ale nie warto się spodziewać, że w najbliższej przyszłości otrzymamy genetyczną kartę wyników wrażliwości na Covid-19. Chapman mówi, że jest prawdopodobne, że te badania nie będą w stanie zidentyfikować podatnych osób na podstawie ich DNA. Raczej po prostu lepiej zrozumiemy szlaki molekularne, przez które wyłaniają się najpoważniejsze formy Covid-19. „To zupełnie nowa i wyniszczająca choroba ludzka i pilnie musimy zrozumieć jej biologię” - wyjaśnia Chapman. Wyizolowanie genów, które regulują różne odpowiedzi immunologiczne, pomoże określić, co dokładnie należy leczyć nowymi lekami, a lekarze będą mogli bardziej celowo i konkretnie podejść do leczenia poszczególnych pacjentów. „GWAS i sekwencjonowanie całego genomu mogą tu odgrywać bardzo cenną rolę” - zauważa Chapman.
Wiek, wcześniejsze problemy zdrowotne, wczesne testy i wysokiej jakości opieka będą kluczowe dla określenia, kto przeżyje, a kto umrze z powodu Covid-19. Ale DNA prawdopodobnie również odgrywa rolę w wpływie na wynik choroby. A tutaj wciąż musimy się wiele nauczyć i dowiedzieć.
Megan MOLTENI