Люди имеют разную восприимчивость к SARS-CoV-2, вирусу, вызвавшему пандемию COVID-19, и у них развивается лихорадка, усталость и проблемы с дыханием различной степени – общие симптомы болезни. Чем можно объяснить эту вариацию?
Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде и Университета Южной Калифорнии могут найти ответ на эту загадку.
В статье, опубликованной в журнале «Информатика в медицине разблокирована», исследователи впервые показывают, что наблюдаемая изменчивость COVID-19 может иметь молекулярные источники. Это открытие может помочь в разработке эффективных профилактических и терапевтических стратегий против болезни.
"На основе биомаркеров и молекулярных профилей людей можно было бы надеяться разработать более эффективные медицинские тесты, чтобы учесть эти различия в мониторинге передачи вирусов и патологии заболевания, что поможет определить варианты смягчения и лечения," сказал Сика Чжэн, доцент биомедицинских наук в Медицинской школе Калифорнийского университета в Риверсайде, которая руководила исследованием.
Вирус SARS-CoV-2 захватывает человеческие молекулы-хозяева для слияния и репликации вируса, поражая клеточные функции человека. Эти человеческие молекулы-хозяева вместе называются генами-хозяевами SARS-CoV-2. Исследователи систематически анализировали экспрессию генов хозяина SARS-CoV-2, их вариации, а также возрастную и половую зависимость в человеческой популяции с использованием крупномасштабной геномики, транскриптомики и протеомики.
Сначала они обнаружили, что сходство экспрессии генов-хозяев обычно коррелирует с уязвимостью тканей к инфекции SARS-CoV-2. Среди шести наиболее вариабельно экспрессируемых генов в популяции они идентифицировали ACE2, CLEC4G и CLEC4M, которые, как известно, взаимодействуют со шиповым белком SARS-CoV-2. Более высокая экспрессия этих генов, вероятно, увеличивает вероятность заражения и развития тяжелых симптомов. Другие вариабельные гены включают SLC27A2 и PKP2, которые, как известно, ингибируют репликацию вируса; и PTGS2, который опосредует реакцию на лихорадку. Авторы также идентифицировали генетические варианты, связанные с вариабельной экспрессией этих генов.
По словам Чжэна, профили экспрессии этих маркерных генов могут помочь лучше классифицировать группы риска.
"Более полная оценка риска может лучше направлять ранний этап распространения вакцины," он сказал. "Также могут быть разработаны тесты, включающие эти молекулярные маркеры, чтобы лучше отслеживать прогрессирование заболевания. Их также можно использовать для стратификации пациентов для оценки и, в конечном итоге, повышения эффективности лечения."
Помимо определения наиболее вариабельных генов-хозяев SARS-CoV-2, результаты исследования показывают, что генетические и множественные биологические факторы лежат в основе популяционной изменчивости инфекции SARS-CoV-2 и тяжести симптомов.
"Конечно, для этого потребуется подтверждение с дополнительными данными. Но результаты указывают на потенциальную ценность крупномасштабного проекта eQTL для профилирования генотипов и транскриптома пациентов с COVID-19," Чжэн сказал.
Затем исследователи планируют продолжить анализ крупномасштабных данных о генотипах и транскриптомах пациентов с COVID-19, когда они станут доступны, и уточнить результаты для более высокой ассоциации и точности.