live

Уразливість перед COVID-19 пов'язана з ДНК? - генетичне дослідження

Wired
Wired

Щомісячний американський журнал

В результаті досліджень ДНК людини вчені отримають можливість виявляти сприйнятливих до хвороби людей на Covid-19 Ілюстрація Casey Chin

Коронавірус SARS-COV-2 підступний і загадковий. Симптоми спричиненої ним хвороби різноманітні, а портрет його типової жертви зовсім не такий очевидний, як здавалося раніше. Компанія 23andMe збирається використати свою унікальну базу генетичних даних, щоб виявити можливий зв'язок між ДНК хворих і вразливістю до вірусу.

Про це пише Wired.

Компанія споживчої геноміки 23andMe хоче проаналізувати свою базу даних з мільйонів клієнтів, щоб зрозуміти, чому одні люди страждають від коронавірусу більше, ніж інші.

Коронавірус SARS-COV-2, що вперше сплив на поверхню в минулому році в Китаї, це агресор рівних можливостей. Якщо ви людина, він хоче у вас проникнути. Схоже, що вірус однаково заражає людей незалежно від їх віку, раси і статі. Це логічно, оскільки це абсолютно новий хвороботворний мікроорганізм, від якого ні в кого немає імунітету.

Але викликана вірусом хвороба COVID-19 більш непередбачувана у своїх проявах. Дуже небагато інфікованих людей реально хворіють. У хворих дуже різні симптоми. У когось висока температура і кашель. У когось шлункові кольки та діарея. Хтось втрачає апетит. Хтось перестає розрізняти запахи. Хтось здатен подолати недугу, сидячи вдома, споживаючи багато рідини і радуючи себе серіалами. А хтось потрапляє в реанімацію, де до нього підключають безліч трубок, які безуспішно качають повітря в його хворі легені. Літні люди з хронічними захворюваннями і чоловіки становлять більшість летальних випадків. Але не завжди. У США великий відсоток госпіталізованих із серйозними симптомами — це люди віком до 40 років. Діти, особливо грудного віку, теж не захищени на сто відсотків.

Щоб зрозуміти, чим викликані такі відмінності, вчені вивчають уривчасті епідеміологічні дані, що надходять з вогнищ зараження, таких як Китай, Італія і США. Вони шукають особливості та закономірності у віці пацієнтів, їх расі, статі, соціально-економічному стані, поведінці і в доступності для них медичних послуг. А зараз вони стали копати глибше, намагаючись відшукати відгадки в нашій ДНК.

Новини за темою: Вірусне зізнання: Лікар-пульмонолог з Нью-Йорку розвіює чутки і дає практичні поради щодо пандемії COVID-19

У понеділок компанія 23andMe почала нове дослідження, яке має на меті виявити генетичні відмінності, якими можна пояснити, чому у хворих COVID-19 людей така різна реакція на інфекцію. Ця фірма споживчої геноміки приєдналася до цілої серії нових наукових проєктів, які шукають відповідь на одне і те ж питання. Проведені раніше дослідження показують, що деякі варіанти генів при захворюванні певними інфекційними хворобами піддають людей підвищеній небезпеці. Інші ж забезпечують їм захист, скажімо мутація гена CCR5, що робить носія несприйнятливим до ВІЛ. Поки ще рано говорити про те, наскільки істотно захищає ДНК від COVID-19 або навпаки, робить людину вразливою. Однак отриману інформацію можна буде коли-небудь використовувати для виявлення людей, які більшою мірою піддаються ризику зараження, а також для цілеспрямованого пошуку нових ліків та методів лікування.

"Ми хочемо зрозуміти, як наші гени впливають на нашу реакцію на вірус, — говорить віцепрезидент компанії 23andMe з дослідницької роботи Джойс Танг (Joyce Tung). — У нас є надія, що зібравши дані у людей, яким зробили аналізи і поставили діагноз COVID-19, ми зуміємо дізнатися щось про біологічні особливості цього захворювання і допомогти науковому співтовариству успішніше лікувати хворих".

Якщо інші компанії з вивчення ДНК переобладнали свої лабораторії і тепер перевіряють людей на COVID-19, то 23andMe вирішила скористатися своїм унікальним надбанням — базою даних на 10 з гаком мільйонів клієнтів, 80% яких дали згоду на використання в науково-дослідних цілях своєї генетичної інформації та інших даних, які вони повідомили самі. Компанія кілька років формувала цю базу даних, яка полегшує проведення масових опитувань серед потенційних учасників дослідження. В результаті кожен генетичний профіль включає сотні фенотипових одиниць інформації, скажімо, скільки сигарет клієнт викурив за своє життя, і чи був діабет у кого-небудь з його родичів. Величезний обсяг даних, якими володіє компанія, дозволив їй почати пошуки ліків і зробив її потужним джерелом інформації з області генетичних досліджень.

Новини за темою: Коронавірус викликає імпотенцію і чоловіче безпліддя?

Останнє опитування, опубліковане на клієнтському порталі 23andMe, включає питання про те, де живе людина, яких заходів соціального дистанціювання вона дотримується, чи перевірялася вона на коронавірус, чи контактувала з інфікованими, і чи ставили їй діагноз COVID-19. (В опитуванні можуть брати участь тільки американські клієнти компанії.) 23andMe сподівається залучити до дослідження сотні тисяч своїх клієнтів, включаючи тих, кому поставлено діагноз COVID-19, у кого тест дав негативний результат, у кого є схожі на грип симптоми, але хто перевірку поки не проходив, а також членів сімей інфікованих. Для людей з позитивним результатом тесту проведуть додаткове опитування про тяжкість хвороби, про прояв симптомів і про те, чи були вони госпіталізовані. Про це розповів головний науковий співробітник компанії Адам Отон (Adam Auton), який очолює нове дослідження COVID-19. Всіх учасників будуть кожен місяць запрошувати на нове опитування з додатковими питаннями, завдяки чому 23andMe зможе виявляти нові випадки захворювання серед респондентів.

Якщо компанія збере достатньо відповідей у людей, що заразилися COVID-19, її дослідницька команда проведе статистичний аналіз під назвою повногеномний пошук асоціацій (GWAS). Цей метод широко використовується в генетичних дослідженнях. При проведенні GWAS людей поділяють на різні групи, в нашому випадку, швидше за все, на підставі симптомів. Після цього проводиться сканування даних їх ДНК з тим, щоб з'ясувати, чи проявляються певні однобуквені варіації в генетичному коді частіше серед людей з певними симптомами. Якщо таке відбувається досить часто, можна з певною часткою впевненості говорити про те, що такі варіації пов'язані з цими симптомами.

Важко передбачити, які гени вдасться знайти під час цих експедицій з пошуку ДНК. Але багато з них напевно відзначаться в тих частинах геному, які відповідають за імунну реакцію організму, говорить Майк Снайдер (Michael Snyder), що очолює кафедру генетики в Стенфордському університеті і ніяк не пов'язаний з компанією 23andMe і з її дослідженнями. "Загалом ми знаємо, що генетика впливає на перебіг вірусної інфекції, — говорить він. У цьому немає нічого несподіваного, так як в процесі історичного розвитку люди в різних умовах навколишнього середовища піддавалися впливу цілком визначених патогенів. Цілком логічно, що у різних людей імунні системи налаштовуються по-різному". (Треба сказати, що надмірна захисна реакція, відома як гіперцитокінемія, викликала чимало смертей серед хворих на атипову пневмонію. Є підозри, що гіперцитокінемія є також причиною деяких летальних випадків серед молодих людей, хворих на COVID-19.)

Ще одним потенційним кандидатом є ген, призначений для рецептора ACE2. Він знаходиться на поверхні легенів і інших клітин людини, і є тим молекулярним проходом, через який в організм проникає SARS-CoV-2. Невеликі зміни в цьому гені можуть призвести до того, що проникнути через певні рецептори стане легше чи важче. Крім того, свою роль можуть зіграти і варіації на тій ділянці геному, який вмикає або вимикає рецептор ACE2. Якщо гени менш активні, клітини людини виробляють менше рецепторів, і вірусу важче за них вхопитися.

Поки рано будувати здогади про ту роль, яку гени грають у визначенні результату хвороби COVID-19, каже Снайдер. Але він готовий поставити на те, що проєкти на кшталт тих, які реалізує 23andMe, навряд чи дадуть єдиний генетичний варіант, який вирішує, опиниться людина в реанімації чи ні. "Я здивуюся, якщо вони знайдуть щось настільки ж переконливе, як ВRСА", — заявляє Снайдер, маючи на увазі один з найпотужніших провісників раку, виявлений вченими. Мутації в генах ВRСА в чотири рази збільшують шанси на виникнення у людини певних форм раку грудей.

Вся справа в тому, що повногеномний пошук асоціацій — це гра в числа. За його допомогою найкраще виявляються мутації, що знову і знову виникають у всій популяції, причому кожна з них має лише дуже невеликий вплив на схильність людини до хвороби. А оскільки повногеномний пошук асоціацій зазвичай проводиться на основі обмеженого набору генетичних даних, типу того, що зібрала 23andMе (статичне уявлення про 600 000 локаціях геному), ці загальні варіанти виявити простіше, ніж рідкісні.

Однак саме найрідкісніші мутації, швидше за все, є причиною крайньої схильності до COVID-19, каже пульмонолог Стівен Чапман (Stephen Chapman), що працює дослідником у Центрі людської генетики Оксфордського університету і не бере участь у проєкті 23andMe. У середині 2000-х років він проводив перші генетичні дослідження схильності до бактеріальної пневмонії і виявив рідкісні мутації в генах, що відповідають за імунітет, які робили здорових в іншому дітей і дорослих вкрай сприйнятливими до проникнення в організм однієї особливої бактерії. Чапман підозрює, що настільки ж рідкісні мутації, які беруть участь в імунній функції і в реакції на запальні процеси, укладають в ліжка реанімаційних відділень молодих і здорових людей, у яких немає інших факторів ризику. "На мій погляд, в цьому серйозний недолік GWAS, — говорить він. — При повногеномному пошуку асоціацій упускаються з виду ці рідкісні мутації, що викликають хворобу".

Щоб знайти їх, потрібно взяти аналізи крові у нестандартних пацієнтів і секвенувати їх геноми цілком. Якщо розшифрувати ДНК молодої дорослої людини, підключеної до штучної вентиляції легенів, не виключено, що вдасться розкрити унікальну генетичну схильність до COVID-19. З іншого боку, ДНК літніх людей, у яких виявлений коронавірус і COVID-19, але немає симптомів, може містити захисні мутації, що оберігають від найбільш важких форм хвороби.

В наукових лабораторіях по всьому світу реалізується вже понад 90 таких проєктів секвенування, і вчені спішно намагаються зрозуміти хворобу, від якої у світі померло вже понад 76 000 чоловік. Деякі проєкти — це розпочаті вже давно генетичні дослідження на населенні, в яких тривалий час беруть участь тисячі добровольців. Ісландська компанія DeCODE Genetics, яка впродовж десятиліть займається збором даних про геноми і стан здоров'я 364 000 жителів цієї острівної країни, отримала від уряду дозвіл на публікацію результатів аналізів на COVID-19. Є і нові дослідження, що проводяться виключно серед хворих на COVID-19. Щоб об'єднати всі генетичні дані, що надходять від різних дослідницьких колективів, вчені з Гельсінського університету нещодавно створили координаційний інформаційний центр під назвою "Генетика носіїв COVID-19". Коли даних з'являється більше, статистика стає переконливішою і надійнішою, а разом з цим посилюється надія на те, що вдасться знайти мутації, що можуть змінити вплив нової хвороби на людину, а також процес боротьби людства проти неї.

Але навряд чи варто чекати, що ми вже найближчим часом отримаємо генетичний оціночний лист схильності до COVID-19. Чапман каже, що швидше за все, в результаті цих досліджень ми не отримаємо можливість виявляти сприйнятливих до цієї хвороби людей на основі їх ДНК. Швидше, ми просто станемо краще розуміти молекулярні шляхи, через які з'являються найважчі форми COVID-19. "Це абсолютно нова і згубна людська хвороба, і нам треба терміново зрозуміти її біологію", — пояснює Чапман. Якщо виділити гени, що регулюють різні імунні реакції, це допоможе визначити, що саме треба лікувати новими препаратами, а лікарі зможуть більш цілеспрямовано і конкретно підходити до лікування окремих пацієнтів. "GWAS і секвенування всього геному можуть зіграти дуже важливу роль", — відзначає Чапман.

Вік, старі проблеми зі здоров'ям, раннє тестування і якісний догляд — всі ці моменти будуть мати головне значення при визначенні того, хто виживе, а хто помре від COVID-19. Але і ДНК теж, напевно, відіграє певну роль, впливаючи на результат хвороби. І тут нам ще дуже багато чого належить дізнатися і з'ясувати.

Меган Молтені

За матеріалами: ІноЗМІ

Редакція не несе відповідальності за думку, яку автори висловлюють у блогах на сторінках ZIK.UA

*Якщо Ви знайшли помилку в тексті новини, виділіть її та натисніть Ctrl+Enter.

Loading...