От бессимптомного COVID к затяжному COVID: генетические основы

Сегодня, в Природановаторский и убедительный отчет о геномике того, почему у некоторых людей не проявляются симптомы COVID. А на прошлой неделе две статьи (здесь и здесь) о генетике Long COVID. Это представляет собой генетические исследования крайнего клинического спектра — от отсутствия симптомов инфекции SARS-CoV-2 до развития изнурительного хронического состояния. В этом выпуске «Основных истин» я рассмотрю три новых исследования и контекстуализирую их важность.

Геномика людей без симптомов COVID

С самого начала пандемии бессимптомный COVID вызывал у меня особый интерес, учитывая его ключевую роль в распространении инфекций и вероятность того, что генетика хозяина защищает некоторых людей от заболевания. Мы с моим коллегой Дэнни Ораном много писали на эту тему с обзорными статьями в Анналы внутренней медициныпри общей оценочной ставке около 30%. Мы все задавались вопросом, почему у некоторых людей, даже после близкого и длительного контакта с другими людьми с серьезным заболеванием COVID, никогда не появляются симптомы.

Чтобы определить геномные варианты, которые могут играть роль в этих клинических фенотипах, проводится полногеномное ассоциативное исследование (GWAS). В идеале, тысячи людей, которые хорошо охарактеризованы (бессимптомные или с симптомами, длительно COVID или полностью выздоровевшие), точно определены, и генный чип, который анализирует> 1 миллиона общих вариантов в геноме, используется для поиска ассоциации любых вариантов с условие интереса. Когда имеется полногеномная значимость, то есть после поправки Бонферрони на огромное количество статистических сравнений, открытие представляет собой ассоциацию, а не причинно-следственную связь. Чтобы помочь установить причину и следствие, необходимо (но недостаточно) провести функциональные исследования, которые непосредственно оценивают биологию варианта.

в Природа бумаги Джилл Холленбах с коллегами оценивались три когорты. Исследовательская группа была из исследования приложений для смартфонов, отслеживающих симптомы и исходы COVID («Citizen Science») для почти 30 000 участников (более 1400 бессимптомных с положительным тестом). В двух других когортах было получено подтверждение того, что локус человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) иммунной функции — HLA-B*15:01 — тесно связан с отсутствием развивающихся симптомов. Как показано ниже как в графической, так и в табличной форме, отношение шансов для бессимптомного и симптоматического заболевания для этого аллеля было примерно в 2,5 раза больше. Это выдерживало корректировку сопутствующих заболеваний, а также половых и возрастных различий, а величина и направленность были одинаковыми во всех трех когортах. Обратите внимание (в таблице, когорта Discovery ниже), что люди с двумя копиями аллеля HLA-B*15:01 имели более чем 8-кратную вероятность оставаться бессимптомными, что усиливает важность этого вывода с учетом взаимосвязи между геном и дозой. .

Ассоциация аллеля HLA была продолжена в исследованиях функциональных Т-клеток (репертуар TCR-T-клеток), чтобы продемонстрировать, что здоровые люди с защитным аллелем, которые не были инфицированы SARS-CoV-2 (предпандемические образцы), но ранее подвергшихся воздействию других коронавирусов, которые имеют общие генетические последовательности с SARS-CoV-2 (в частности, гомологичные эпитопы NQK-Q8). Соответственно, вполне вероятно, что перекрестная реактивность Т-клеток является биологическим объяснением защиты от COVID-инфекции.

Эта гипотеза была дополнительно проверена с помощью кристаллических структур HLA-B*15:01, которые показали, что пептид NQK-Q8 из SARS-CoV-2 обладает той же способностью, что и NQK-A8 (из других коронавирусов), стабилизировать HLA. молекулы аллеля и находились в одном и том же связанном подтверждении (рисунок ниже). Это продвинуло историю перекрестной реактивности Т-клеток памяти на шаг вперед.

Основным ограничением было то, что результаты относятся к людям европейского происхождения, с предположением небольшого числа оцененных чернокожих, что они могут быть перенесены на других предков. Бессимптомный статус — сложный фенотип для точного определения, поскольку у некоторых людей симптомы настолько легкие, что они не распознаются, или у других симптомы развиваются позже, но авторы сделали все возможное, чтобы быть уверенными в том, что статус, о котором сообщали сами, был подлинным. Существуют заметные параллели результатов настоящего доклада с предыдущими исследованиями ВИЧ и гепатит Б и вирусы С, так что специфические аллели HLA участвуют в контроле вирусной нагрузки. Наконец, точное определение основы перекрестной реактивности Т-клеток и защиты от COVID имеет значение для улучшения вакцин и методов лечения в будущем. Изображение ниже, созданное авторами, помогает просто изобразить важность их открытия.

Геномика длительного COVID

В форме препринта Ламми и его коллеги опубликовали свои результаты GWAS от более чем 6400 человек с длительным COVID и более миллиона контрольных случаев, полученных из 24 исследований в 16 странах, как показано ниже с графиком Манхэттена и многими сравнениями случай-контроль с отношения шансов. Только FOXP4 локус гена на хромосоме 6 достиг статистической значимости, и авторы проанализировали фенотип длинной геномной связи COVID, используя как широкие (самостоятельно или клинически сообщаемые), так и строгие (подтвержденные тестами) критерии. Тот же локус ранее был связан с тяжелым течением COVID, нарушением функции легких, раком и другими важными фенотипами. Риск ключа FOXP4 вариант локуса с частотой аллелей 4,2% в совокупности был в 1,6 раза выше по ассоциации с Long COVID. Частота этого аллеля значительно различалась у разных предков и этнических групп (до 36% у выходцев из Восточной Азии), но между ними сохранялась значительная связь.

FOXP4 ген, фактор транскрипции, широко экспрессируется в организме, почти во всех тканях, и интересующий вариант был связан с повышенной экспрессией в легких и гипоталамусе. Изучение ресурсов данных для секвенирования отдельных клеток и регуляторных компонентов генома еще больше подчеркнуло потенциальное функциональное значение FOXP4 вариант. Анализ с менделевской рандомизацией помог исключить искажающее влияние тяжести COVID на фенотип Long COVID и связь с FOXP4. Хотя все еще есть скептики (в это так трудно поверить, но это правда) о существовании фенотипа Long COVID, тот факт, что существует множество способов, которые были установлены для предотвращения этого состояния (вакцинация, Паксловид и метформин), я ранее рассмотренный, а теперь четкий результат GWAS, это убедительно подтверждает, что даже с мозаикой симптомов и субфенотипов можно идентифицировать некоторую биологическую восприимчивость к Long COVID. Да, тот факт, что длительный COVID имеет геномную основу и множество способов его предотвращения, помимо знания большого числа людей, которые страдают от него, неопровержимо говорит нам об истинности этого состояния. Если дальнейшие исследования повторят FOXP4 путь и расширить первоначальные функциональные исследования, тогда может быть проложен рациональный путь к эффективному лечению.

Другое геномное (GWAS) исследование Long COVID также находится в форме препринта, опубликованного Кристиной Тейлор и ее коллегами, сотрудниками британской компании PrecisionLife. В отличие от FOXP4 на бумаге отсутствуют локусы, достигающие высокого уровня статистической значимости (например, красная горизонтальная линия, log10(P) из 7 или 8, ось Y). В этом исследовании рассматривались как тяжелый COVID, так и длительный COVID; для последнего было всего 477 случаев и 909 контролей. Тем не менее, было высказано предположение, что 73 варианта могут быть связаны с длительным COVID, большинство из которых ранее были связаны либо с неврологическими, либо с кардиометаболическими состояниями, а девять вариантов перекрывались с ассоциацией с m.ялгический энцефаломиелит/Синдром хронической усталости. Это гораздо более слабое исследование, чем FOXP4 отчет, который помогает отличить первый от реального GWAS.

В контексте

За более чем 3 года нашего контакта с SARS-CoV-2 мы наблюдаем критически важный прогресс, позволяющий понять заметную неоднородность того, почему некоторые люди, даже после выявления инфекции, избегают заболевания COVID, в то время как у других развивается затяжное, часто весьма изнурительное состояние. . Наше понимание биологии защиты от болезни COVID или повышенной восприимчивости к длинному COVID все еще неполное, но мы наблюдаем некоторые значительные успехи в понимании. Обнаружение защитного аллеля HLA-B*15:01 особенно поразительно, с дополнительными функциональными Т-клетками экспериментами, которые помогают выявить причину и следствие, а также влияние двух копий этого варианта, дающих более чем 8-кратный шанс остаться бессимптомным. С другой стороны, FOXP4 Обнаружение вариантов, хотя и получено в результате объединения многих исследований и демонстрирует согласованность между ними для 60% повышенного риска длительного COVID, остается больше на уровне ассоциации, а не устанавливается как причинный вариант. Эти исследования провести непросто, потому что они предполагают точное фенотипирование большого числа участников (здесь и фенотипы бессимптомного, и длительного COVID не являются однозначными), получение их биообразцов и анализ их геномных данных, а также проведение функциональных исследований для изучения гена. варианты, которые являются статистически значимыми. Однако эта работа помогла нам разобраться в причинах этих состояний и, даже более того, в отношении бессимптомного COVID, чтобы направить нас к более совершенным методам лечения и вакцинам в будущем. В будущем будет больше геномных локусов, которые будут проверены для обоих состояний, поскольку сообщается о большем количестве исследований GWAS и функциональных геномных исследований. Интересно понять, почему наша реакция на этот вирус настолько изменчива, и, надеюсь, устойчивый прогресс расскажет нам больше о том, как мы можем помочь людям никогда не заболеть или предотвратить хроническое заболевание, вызванное этим вирусом.

Спасибо, что читаете и подписываетесь на Ground Truths. Пожалуйста, поделитесь этим постом, если вы нашли его полезным и информативным.

Эрик Тополь, доктор медицинских наук, главный редактор Medscape.

Первоначально эта история появилась на Ground Truths, подстек от Эрика Тополяи перепечатывается с разрешения.

Чтобы узнать больше, следите за новостями Medscape на Фейсбук, Твиттер, Инстаграм, YouTubeи LinkedIn.