Kalta genetika. Kodėl vieni žmonės suserga COVID-19, o kiti – ne?

VILNIUS, sausio 22 — Sputnik. Amerikiečių mokslininkai nustatė genetinį veiksnį, susijusį su kvapo ar skonio praradimu sergant COVID-19. O dar anksčiau DNR rado mutacijų, nuo kurių priklauso ligos sunkumas ir mirties nuo koronaviruso rizika. Apie tai, ar yra specialių "kovidinių" ir "antikovidinių" genų - RIA Novosti medžiagoje rašo autorius Vladislavas Strekopytovas.

Vartai infekcijai

Nuo pat pandemijos pradžios mokslininkai ir gydytojai bandė suprasti, kodėl kai kurie serga labai sunkia COVID-19 forma. Visų pirma, vyresnio amžiaus žmonės ir žmonės, turintys gretutinių negalavimų: vėžį, diabetą, nutukimą, inkstų nepakankamumą, lėtinių kepenų ir širdies ir kraujagyslių ligų, pirminiu ar įgytu imunodeficitu. Bet ne tik.

Sukaupus duomenis tapo aišku, kad SARS-CoV-2 virusas pasižymi dideliu regioniniu, etniniu ir individualiu specifiškumu. Galbūt taip yra dėl konkrečių žmonių ar ištisų gyventojų grupių genetinių savybių, pamanė mokslininkai. Todėl jie pradėjo ieškoti genų variantų, lemiančių padidėjusį pažeidžiamumą. Kalbama apie mutacijas arba polimorfines atmainas, kurias biologai vadina "sunkios COVID-19 ligos formos rizikos genetiniais variantais".

Pirmiausia ekspertai atkreipė dėmesį į genus, koduojančius angiotenziną konvertuojantį fermentą 2 (ACE2) — receptorinį baltymą ant ląstelės membranos, kurio pagalba SARS-CoV-2 patenka į organizmą. Šis fermentas randamas beveik visuose audiniuose: jis atsakingas už vandens ir druskos balansą, būtiną normaliam kraujospūdžiui palaikyti. Ypač daug jo yra plaučiuose ir viršutinių kvėpavimo takų gleivinėje, o tai, kaip žinia, yra vartai infekcijai. Kuo didesnė ACE2 receptoriaus koncentracija membranoje, tuo lengviau pro ją prasiskverbia virusas, tuo greičiau žmogus užsikrečia ir sunkiau serga.

Britų virusologai, vadovaujami Oksfordo universiteto profesoriaus Paulo Klenermano, nustatė, kad ACE2 kiekis ląstelės paviršiuje yra individualus požymis, kuri turime nuo gimimo. Už tai atsakingas įgimtas imuninės sistemos genas IFNL4, koduojantis interferoną IFN-λ4, kuris dalyvauja reaguojant į virusinę infekciją. Su tam tikromis mutacijomis atsiranda interferono trūkumas. Ir dėl to ACE2 koncentracija padvigubėja.

Autoriai nustatė, kad IFNL4 geno mutacijos tarp skirtingų etninių grupių atstovų vyksta ne vienodu dažnumu ir tai gali paaiškinti sergamumo ir mirtingumo skirtumus įvairiose šalyse. Tai ypač akivaizdu tarp jaunesnių pacientų. Todėl mokslininkai mano, kad dalis jų miršta nuo koronaviruso, o kiti šia liga serga beveik be jokių simptomų.

Ypatingos rizikos genas

Kiti Oksfordo universiteto ekspertai kartu su kolegomis ispanais nustatė geną, atsakingą už padidėjusią kvėpavimo nepakankamumo riziką sergant COVID-19. Naudodami genomo masto asociacijos paiešką (GWAS), autoriai palygino sunkia liga sergančių pacientų, kurie buvo paguldyti į intensyvią terapiją su dirbtiniais ventiliacijos aparatais, ir kontrolinių asmenų, kuriems buvo besimptomė infekcija, DNR.

Iš pradžių, mokslininkai nustatė chromosomų segmentą, susijusį su dvigubai padidėjusia COVID-19 kvėpavimo komplikacijų rizika. Ir tada, naudojant mašininio mokymosi metodus, taip pat buvo atskleista konkreti seka. Paaiškėjo, kad tai mažai ištirtas LZTFL1 genas: jis pasireiškia 60 procentų Pietų Azijos kilmės žmonių, 15 procentų europiečių ir tik dviem procentams afrikiečių.

Autoriai pažymi, kad LZTFL1 geno mutacijos negali būti laikomos vienintele kvėpavimo komplikacijų COVID-19 priežastimi. Ne mažiau svarbų vaidmenį atlieka, pavyzdžiui, amžius. Tačiau žmonėms iki 60 metų pavojingas variantas turi kritinę reikšmę, teigia mokslininkai. Šis genas lemia kvėpavimo takus ir plaučius dengiančių ląstelių reakciją į koronavirusą. Žmonės su padidėjusia LZTFL1 ekspresija yra mažiau atsparūs infekcijai.

Genai ir imunitetas

Laimei, LZTFL1 genas neveikia imuninės sistemos, todėl mokslininkai tikisi, kad vakcinos bus veiksmingos žmonėms, turintiems rizikingą LZTFL1 variantą, kaip ir visiems kitiems. Tačiau yra genų, kurių variacijos turi įtakos imunitetui.

Amerikiečių biologai iš Imunologijos instituto La Choja mieste atliko pirmąjį nuodugnų ryšį tarp COVID-19 tėkme ir genų ekspresija imuninėse ląstelėse – T-limfocituose, B-limfocituose, NK-limfocituose ir monocituose. Iš viso autoriai apsvarstė 13 jų tipų ir kiekvienam nustatė rizikingus genetinius variantus. Ypatingas dėmesys buvo atkreiptas į IFNAR2 geną, kuriam pasikeitus paveikiamos beveik visos tirtos ląstelės. Jis koduoja labai svarbų receptorių, kuris įspėja imuninę sistemą apie infekciją. Pasak mokslininkų, gali būti, kad žmonėms, turintiems šio geno sutrikimą, nesusiformuoja stiprus imuninis atsakas į SARS-CoV-2.

Uoslė irgi priklauso nuo genų

Vienas iš ankstyviausių ir dažniausiai pasitaikančių COVID-19 simptomų — kvapo ir skonio praradimas. Tačiau šių simptomų biologiniai mechanizmai nebuvo aiškūs. Mokslininkai nesuprato, kodėl vieni pacientai nustoja jausti kvapus ir skonį, o kiti – ne. Ir tai neturi nieko bendra su ligos sunkumu.

Amerikos biotechnologijų bendrovės "23andMe" mokslininkai išanalizavo daugiau nei milijono žmonių genetinius duomenis. Beveik 70 tūkst. persirgo COVID-19, 68 proc. prarado kvapą ir skonį. Šiems asmenims autoriai atliko genomo masto asociacijų paiešką ir rado du genus – UGT2A1 ir UGT2A2, kurių variacijos padidina uoslės ir skonio simptomų praradimo tikimybę. Jie koduoja fermentus, kurie sintetinami nosies gleivinės ląstelėse ir dalyvauja atpažįstant kvapus.

Dėmesys individualiam požiūriui

Nė vienas genas negali paaiškinti visų bet kokios ligos rizikos aspektų. Dar sunkiau nustatyti genų rinkinį, atsakingą už tokios sudėtingos ir įvairios infekcijos kaip COVID-19 vystymąsi. Nepaisant to, kad kiekviena žmogaus ląstelė turi tą pačią DNR, bet kuri jos dalis gali turėti variacijų ir veikti tik kai kurių tipų ląstelėse. Visa tai gerokai apsunkina "kovidinių" genų paieškas.

Dabar visos rekomendacijos dėl COVID-19 gydymo ir vakcinacijos yra universalios. Tačiau yra išimčių, kurioms reikalingas individualus požiūris. Ir genetika čia gali atlikti lemiamą vaidmenį.

Daugelis diagnostikos įmonių jau siūlo individualizuotus genetinius tyrimus, kad nustatytų infekcijos ir sunkaus COVID-19 riziką. Vieni atskleidžia tik atskirų genų būseną, kiti vadovaujasi genetiniais rinkiniais. Pavyzdžiui, Australijos bendrovės "Genetic Technologies Ltd" mokslininkai siūlo modelį, pagrįstą septyniais DNR žymenimis. Tačiau kol kas tai tik pirmieji žingsniai kuriant individualizuotą COVID-19 terapiją.