Большая идея
Когда некоторые люди заражаются коронавирусом, у них развиваются только легкие или необнаруживаемые случаи КОВИД-19. Другие страдают тяжелыми симптомами, борясь за дыхание на аппарате искусственного дыхания в течение нескольких недель, если они вообще выживают.
Несмотря на согласованные глобальные научные усилия, врачи до сих пор не имеют четкого представления о том, почему это происходит.
Могут ли генетические различия объяснить различия, которые мы видим в симптомах и тяжести КОВИД-19?
Для проверки этого Ученые США Остин Нгуен,Кандидат наук в области вычислительной биологии и биомедицинской инженерии, Орегонский университет здравоохранения и науки и Рид Томпсон
Доцент радиационной медицины, Орегонский университет здравоохранения и науки использовали компьютерные модели для анализа известных генетических различий внутри иммунной системы человека. Результаты позволяют предположить, что на самом деле существуют различия в ДНК людей, которые могут влиять на их способность реагировать на инфекцию SARS-CoV-2.
Генетическая изменчивость по трем основным генам комплекса гистосовместимости (MHC) класса I (антиген лейкоцитов человека ) может влиять на восприимчивость и тяжесть КОВИД-19 болезни
Когда вирус заражает клетки человека, организм реагирует, включая то, что по сути является антивирусной сигнализацией. Эти сигнализации идентифицируют вирусных захватчиков и говорят иммунной системе посылать цитотоксические Т-клетки - тип лейкоцитов - чтобы уничтожить зараженные клетки и, надеюсь, замедлить процесс заражения.
Но не все системы сигнализации созданы одинаково. У людей разные версии одних и тех же генов - так называемые аллели - и некоторые из этих аллелей более чувствительны к определенным вирусам или патогенным микроорганизмам, чем другие.
Чтобы проверить, могут ли различные аллели этой системы сигнализации объяснить некоторые из диапазона в иммунных ответах на SARS-CoV-2, исследователи сначала получили список всех белков, которые составляют коронавирус из онлайн-базы данных.
Затем oни взяли этот список и использовали существующие компьютерные алгоритмы, чтобы предсказать, насколько хорошо различные версии антивирусной системы сигнализации обнаружили эти белки коронавируса.
Почему это важно
Часть системы сигнализации, которую исследователи протестировали, называется человеческий лейкоцитарный антиген, или HLA. У каждого человека есть несколько аллелей генов, составляющих его тип HLA. Каждая аллель кодирует свой белок HLA. Эти белки являются датчиками системы сигнализации и находят нарушителей, связываясь с различными пептидами - цепочками аминокислот, составляющими части коронавируса, - которые инородны телу.
Как только белок HLA связывается с вирусом или кусочком вируса, он переносит злоумышленника на поверхность клетки. Это "маркирует" клетку как инфицированную, и оттуда иммунная система убивает клетку.
В целом, чем больше пептидов вируса может обнаружить HLA, тем сильнее иммунный ответ. Думайте об этом, как о более чувствительном датчике сигнализации.
Результаты моделирования предсказывают, что некоторые типы HLA связываются с большим количеством пептидов SARS-CoV-2, в то время как другие связываются с очень малым количеством пептидов. То есть, некоторые датчики могут быть лучше адаптированы к SARS-CoV-2, чем другие. Если это так, то конкретные аллели HLA, которыми обладает человек, скорее всего, будут фактором того, насколько эффективен его иммунный ответ на КОВИД-19.
Поскольку в исследовании для таких прогнозов использовалась только компьютерная модель, решили проверить результаты с использованием клинической информации о вспышке атипичной пневмонии 2002-2004 гг.
Исследователи обнаружили сходство в том, насколько эффективны аллели при идентификации атипичной пневмонии и атипичной пневмонии-2. Если аллель HLA оказалась плохой при распознавании атипичной пневмонии SARS-CoV-2, то она также была плохой при распознавании атипичной пневмонии. Aнализ предсказал, что одна аллель, называемая B46:01, особенно плоха как для атипичной пневмонии-2, так и для атипичной пневмонии. Конечно, предыдущие исследования показали, что люди с этой аллелью имели тенденцию к более тяжелым ТОРС-инфекциям и более высоким вирусным нагрузкам, чем люди с другими версиями гена HLA.
Что дальше?
Основываясь на данном исследовании, можно считать, что вариации гена HLA являются частью объяснения огромных различий в степени тяжести инфекции у многих пациентов с КОВИД-19. Эти различия в генах HLA, вероятно, не единственный генетический фактор, влияющий на тяжесть КОВИД-19, но они могут быть существенной частью головоломки. Важно продолжить изучение того, как типы HLA могут клинически влиять на степень тяжести КОВИД -19, и проверить эти прогнозы на реальных примерах. Понимание того, как вариации типов HLA могут повлиять на клиническое течение КОВИД-19, может помочь выявить людей, подверженных более высокому риску заболевания.
Насколько нам известно, это первое исследование для оценки взаимосвязи между вирусными белками в широком диапазоне аллелей HLA. В настоящее время мы очень мало знаем о связи между многими другими вирусами и типом HLA. Теоретически, мы могли бы повторить этот анализ, чтобы лучше понять генетические риски многих вирусов, которые в настоящее время или потенциально могут заразить человека.