Dziś w Natura, przełomowy i przekonujący raport na temat genomiki, dlaczego niektórzy ludzie nie wykazują objawów COVID. A w zeszłym tygodniu dwa artykuły (tutaj i tutaj) na temat genetyki Long COVID. Stanowi to sondy genetyczne dla skrajnego spektrum klinicznego — od braku objawów zakażenia SARS-CoV-2 do rozwoju wyniszczającej, przewlekłej choroby. W tym wydaniu Ground Truths dokonam przeglądu trzech nowych badań i przedstawię ich znaczenie w kontekście.

Genomika osób bez objawów COVID

Od początku pandemii szczególnie interesowałem się bezobjawowym COVID, biorąc pod uwagę jego kluczową rolę w rozprzestrzenianiu się infekcji oraz prawdopodobieństwo, że genetyka gospodarza chroni niektóre osoby przed zachorowaniem. Mój kolega, Danny Oran, i ja pisaliśmy obszernie na ten temat, załączając artykuły przeglądowe Roczniki Chorób Wewnętrznych, przy ogólnej szacunkowej stopie około 30%. Wszyscy zastanawialiśmy się, dlaczego niektórzy ludzie, nawet po bliskim i długotrwałym kontakcie z innymi osobami z poważną chorobą COVID, nigdy nie mają objawów.

W celu zidentyfikowania wariantów genomowych, które mogą odgrywać rolę w tych fenotypach klinicznych, przeprowadza się badanie asocjacyjne całego genomu (GWAS). Idealnie byłoby, gdyby tysiące osób, które są dobrze scharakteryzowane (bezobjawowe vs objawowe, z długim COVID lub w pełni wyzdrowiałe) były dokładnie zdefiniowane, a chip genowy, który analizuje > 1 milion powszechnych wariantów w całym genomie, jest używany do znalezienia powiązania dowolnych wariantów z warunek zainteresowania. Kiedy istnieje znaczenie dla całego genomu, to znaczy po korekcie (Bonferroniego) dla ogromnej liczby porównań statystycznych, odkrycie reprezentuje związek, a nie związek przyczynowy. Aby pomóc ustalić przyczynę i skutek, konieczne (ale niewystarczające) jest przeprowadzenie badań funkcjonalnych, które bezpośrednio oceniają biologię wariantu.

w Natura w artykule Jill Hollenbach i współpracowników oceniono trzy kohorty. Grupa odkrywcza pochodziła z badania aplikacji na smartfony śledzącego objawy i wyniki COVID („Citizen Science”) dla prawie 30 000 uczestników (ponad 1400 bezobjawowych z pozytywnym wynikiem testu). W dwóch innych kohortach potwierdzono, że locus ludzkiego antygenu leukocytarnego (HLA) funkcji immunologicznej — HLA-B*15:01 — było silnie związane z brakiem rozwijających się objawów. Jak pokazano poniżej, zarówno w formie graficznej, jak i tabelarycznej, iloraz szans dla bezobjawowego do objawowego był ~ 2,5-krotny dla tego allelu. Utrzymało się to przy dostosowaniu warunków współistniejących oraz różnic płci i wieku, a wielkość i kierunkowość były spójne we wszystkich trzech kohortach. Należy zauważyć (w tabeli, kohorta Discovery poniżej), że osoby z dwiema kopiami allelu HLA-B*15:01 miały ponad 8-krotne prawdopodobieństwo pozostania bezobjawowym, co wzmacnia znaczenie tego odkrycia z zależnością gen-dawka .

Powiązanie allelu HLA zostało dalej zbadane w badaniach funkcjonalnych komórek T (repertuar komórek TCR-T), aby wykazać, że zdrowe osoby z allelem ochronnym, które nie zostały zakażone SARS-CoV-2 (próbki przedpandemiczne), ale były wcześniej narażeni na inne koronawirusy, które mają wspólne sekwencje genetyczne z SARS-CoV-2 (specyficznie homologiczne epitopy NQK-Q8). W związku z tym jest prawdopodobne, że reaktywność krzyżowa komórek T jest biologicznym wyjaśnieniem ochrony przed chorobą COVID.

Hipotezę tę zbadano dalej za pomocą struktur krystalicznych HLA-B*15:01, które wykazały, że peptyd NQK-Q8 — z SARS-CoV-2 — ma taką samą zdolność jak NQK-A8 (z innych koronawirusów) do stabilizowania HLA cząsteczka allelu i były w tym samym potwierdzeniu związanym (rysunek poniżej). To posunęło historię reaktywności krzyżowej komórek T pamięci o krok dalej.

Głównym ograniczeniem było to, że wyniki ograniczają się do osób pochodzenia europejskiego, z sugestią wynikającą z niewielkiej liczby ocenianych osób rasy czarnej, że mogą one zostać przeniesione na inne przodki. Status bezobjawowy jest trudnym fenotypem do dokładnego zdefiniowania, ponieważ niektórzy ludzie mają tak łagodne objawy, że nie są rozpoznawani, lub inni rozwijają objawy później, ale autorzy zrobili wszystko, co możliwe, aby mieć pewność, że status zgłaszany przez samych siebie był autentyczny. Istnieją godne uwagi podobieństwa wyników obecnego raportu z wcześniejszymi badaniami wirusów HIV oraz wirusów zapalenia wątroby typu B i C, tak że określone allele HLA są zaangażowane w kontrolę miana wirusa. Wreszcie, dokładne określenie podstaw reaktywności krzyżowej komórek T i ochrony przed COVID ma wpływ na lepsze szczepionki i metody leczenia w przyszłości. Poniższy obraz, który stworzyli autorzy, pomaga po prostu zobrazować znaczenie ich odkrycia.

Genomika długiego COVID

W formie przeddruku Lammi i współpracownicy opublikowali swoje wyniki GWAS od ponad 6400 osób z długim COVID i ponad milionem przypadków kontrolnych, pochodzących z 24 badań w 16 krajach, jak podsumowano poniżej z wykresem Manhattan i wieloma porównaniami przypadków-kontroli z iloraz szans. Tylko FOXP4 locus genu na chromosomie 6 osiągnęło istotność statystyczną, a autorzy przeanalizowali fenotyp długiego powiązania genomowego COVID, stosując zarówno szerokie (zgłoszone przez siebie lub klinicystę), jak i ścisłe (zweryfikowane testowo) kryteria. To samo locus było wcześniej kojarzone z ciężkim COVID, czynnością płuc, rakiem i innymi ważnymi fenotypami. Ryzyko klucza FOXP4 wariant locus, z częstością alleli 4,2%, był łącznie 1,6-krotnie większy pod względem związku z Long COVID. Ta częstość alleli różniła się znacznie w zależności od pochodzenia i grupy etnicznej (do 36% u mieszkańców Azji Wschodniej), ale znaczący związek utrzymywał się między nimi.

The FOXP4 gen, czynnik transkrypcyjny, jest szeroko wyrażany w organizmie, w prawie wszystkich tkankach, a wariant będący przedmiotem zainteresowania był związany ze zwiększoną ekspresją w płucach i podwzgórzu. Badanie zasobów danych dotyczących sekwencjonowania pojedynczych komórek i elementów regulacyjnych genomu dodatkowo podkreśliło potencjalne znaczenie funkcjonalne FOXP4 wariant. Analiza z randomizacją Mendla pomogła wykluczyć mylący wpływ ciężkości COVID na fenotyp Długiego COVID i związek z FOXP4. Chociaż wciąż są przeciwnicy (tak trudno w to uwierzyć, ale to prawda) co do istnienia fenotypu długiego COVID, fakt, że istnieje wiele sposobów, które zostały ustalone, aby pomóc w zapobieganiu tej chorobie (szczepienie, Paxlovid i metformina), wcześniej przejrzany, a teraz jednoznaczny wynik GWAS, zdecydowanie potwierdza, że ​​nawet przy mozaice objawów i subfenotypów można zidentyfikować część biologicznej podatności na Long COVID. Tak, fakt, że długi COVID ma podłoże genomowe i można mu zapobiegać na wiele sposobów, daleko poza znajomością dużej liczby osób, które na niego cierpią, wszystko to bezsprzecznie mówi nam o prawdziwości tego stanu. Jeśli dalsze badania powtórzą FOXP4 ścieżkę i rozszerzyć wstępne badania funkcjonalne, wówczas można by utorować racjonalną ścieżkę w kierunku skutecznego leczenia.

Inne badanie genomiczne (GWAS) Long COVID jest również w formie przeddruku, opublikowane przez Krystynę Taylor i współpracowników, pracowników brytyjskiej firmy PrecisionLife. W przeciwieństwie do FOXP4 papier, nie ma loci, które osiągnęłyby wysoki poziom istotności statystycznej (takich jak czerwona linia pozioma, log10(P) 7 lub 8, oś Y). To badanie dotyczyło zarówno ciężkiego COVID, jak i długiego COVID; w przypadku tego ostatniego miał tylko 477 przypadków i 909 kontroli. Niemniej jednak zasugerowano, że 73 warianty mogą być związane z długim COVID, z których większość miała wcześniejsze powiązania ze stanami neurologicznymi lub sercowo-metabolicznymi, a dziewięć wariantów pokrywało się z powiązaniem z m.in.yalgiczne zapalenie mózgu i rdzenia/zespół chronicznego zmęczenia. To znacznie słabsze badanie niż np FOXP4 raport, który pomaga odróżnić ten pierwszy jako rzeczywisty GWAS.

W kontekście

Po ponad 3 latach naszej ekspozycji na SARS-CoV-2 obserwujemy niezwykle ważny postęp w zrozumieniu wyraźnej heterogeniczności tego, dlaczego niektórzy ludzie, nawet po wykazaniu oznak infekcji, unikają choroby COVID, podczas gdy u innych rozwija się przedłużająca się, często dość wyniszczająca choroba . Nasze zrozumienie biologii ochrony przed chorobą COVID lub zwiększoną podatnością na długi COVID jest nadal niepełne, ale obserwujemy znaczne postępy w zrozumieniu. Odkrycie ochronnego allelu HLA-B*15:01 jest szczególnie uderzające, z dodatkowymi eksperymentami funkcjonalnymi komórek T, które pomagają wskazać przyczynę i skutek, a wpływ dwóch kopii tego wariantu niesie ze sobą ponad 8-krotne prawdopodobieństwo pozostania bezobjawowym. Z drugiej strony, FOXP4 odkrycie wariantu, choć pochodzi z agregacji wielu badań i wykazuje spójność między nimi dla zwiększonego o 60% ryzyka długiego COVID, pozostaje raczej na poziomie asocjacji niż ustalonym jako wariant przyczynowy. Badania te nie są łatwe do wykonania, ponieważ wymagają dokładnego fenotypowania dużej liczby uczestników (oba fenotypy bezobjawowego i długiego COVID-19 nie są proste), pobrania ich biopróbek i zbadania ich danych genomowych oraz przeprowadzenia badań funkcjonalnych w celu zbadania genu warianty, które są istotne statystycznie. Ta praca pomogła nam jednak dotrzeć do podstaw tych warunków, a nawet dalej, w przypadku bezobjawowego COVID, aby poprowadzić nas do lepszych metod leczenia i szczepionek na przyszłość. W przyszłości będzie więcej loci genomowych, które zostaną zweryfikowane dla obu schorzeń, ponieważ zgłaszanych jest więcej badań GWAS i genomiki funkcjonalnej. Ekscytujące jest odkrycie, dlaczego nasza reakcja na tego wirusa jest tak zmienna, i miejmy nadzieję, że stały postęp powie nam więcej o tym, jak możemy pomóc ludziom uniknąć zachorowania lub zapobiec przewlekłym schorzeniom wywołanym przez tego wirusa.

Dziękujemy za przeczytanie i subskrypcję Prawd podstawowych. Udostępnij ten post, jeśli uznasz go za pomocny i pouczający.

Eric Topol, MD, jest redaktorem naczelnym Medscape.

Ta historia pierwotnie pojawiła się w Ground Truths, a Substack od Erica Topola i została przedrukowana za zgodą.

Aby uzyskać więcej informacji, śledź Medscape na Facebooku, ŚwiergotInstagram, YouTube i LinkedIn.