εταιρικά νέα για Οι παραλλαγές κυττάρων οικοδεσποτών μπορούν να είναι παράγοντες κινδύνου για αυστηρά covid-19

Προσοχή covid-19 ερευνητική κοινότητα: η Mayo κλινική έχει κάνει μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να βοηθήσει να εξηγήσει γιατί μερικοί άνθρωποι που παίρνουν μολυσμένοι με τον ιό SAR-CoV-2 υποφέρουν άσχημα ενώ άλλοι αισθάνονται μόνο απαλά το Ιλλινόις. Η υπόθεση που εξετάζεται είναι εάν μια αύξηση στην πρωτεϊνική έκφραση που ελέγχθηκε από ACE2 και TMPRESS2 τις γενετικές παραλλαγές να οδηγήσει στην ανυψωμένες ευαισθησία covid-19 και τη δριμύτητα ενώ μια μείωση να έχει μια προστατευτική επίδραση, σύμφωνα με το Richard Weinshilboum, M.D., φαρμακολόγος στο κέντρο για την εξατομικευμένη ιατρική στη Mayo κλινική.

Η μεθοδολογία διάρκεσε δύο έτη που αναπτύσσονται, ένας στόχος που μειώθηκε σε Lingxin Zhang, Ph.D., ένας ερευνητής στο πρόγραμμα κεντρικού Pharmacogenomics. Η προπαρασκευαστική εργασία περιέλαβε τα προσαρμόζοντας κύτταρα έτσι ώστε ένα ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης (ORF) να μπορεί να σταθμεύσουν στα μεμονωμένα κύτταρα και να κολληθεί έτσι ώστε οι αλλαγές στα αμινοξέα που κωδικοποιούνται από τις παραλλαγές της αβέβαιης σημασίας θα εκφράζονταν, μια σύνθετη κυψελοειδής άσκηση εφαρμοσμένης μηχανικής και βιοπληροφορικής ολοκληρωμένος σε συνεργασία με υπολογιστικό και το DNA τοποθετώντας διαδοχικά τους εμπειρογνώμονες στη Mayo κλινική.

Σε μια μελέτη που δημόσιευσε πρόσφατα στην ανθρώπινη μοριακή γενετική (DOI: 10.1093/hmg/ddac157), Zhang χρησιμοποίησε την υψηλή ρυθμοαπόδοση που τοποθετεί διαδοχικά και που ταξινομεί των κυττάρων για να καθορίσει ακριβώς ποιες παραλλαγές ήταν καταστρεπτικές και όποιες ήταν μια όχι-τεχνική που είχε απευθυθεί προηγουμένως στα κοινά pharmacogenetic γονίδια όπως CYP2C9, CYP2C19 και SLC01B1. Η βαθιά μεταλλακτική προσέγγιση ανίχνευσης χρησιμοποιεί ένα «προσγειωμένος κύτταρο-βασισμένο στο μαξιλάρι σύστημα» με σκοπό να αναλύσει τις εκατοντάδες ORF γονιδίων των missense παραλλαγών σε μια παράλληλη και εξελικτική μόδα.

Μετά από την πανδημία covid-19 που χτυπήθηκε, αυτή η ίδια πλατφόρμα χρησιμοποιήθηκε για να εξετάσει ACE2 και TMPRESS2, παίχτες κλειδί στην είσοδο SAR-CoV-2 μέσα σε τα κύτταρα οικοδεσποτών. Οι πληροφορίες τίθενται τώρα στην διάθεση των ερευνητών με την πρόσβαση στις απέραντες ποσότητες στοιχείων εκβάσεων ασθενών για να ερευνήσουν τις κλινικές επιπτώσεις, λένε Weinshilboum.

Ο άξονας

Για την προηγούμενη δεκαετία, το pharmacogenomics έχει ενσωματωθεί στο ηλεκτρονικό αρχείο υγείας (ΑΥΤΗ) μέσω Mayo του κέντρου για την εξατομικευμένη ιατρική, η οποία χρηματοδότησε τη μελέτη γενετικής. Στους γιατρούς στέλνονται οι επιφυλακές μέσω ΑΥΤΗ όταν γράφουν μια συνταγή για οποιαδήποτε από περισσότερα από 20 φάρμακα τα των οποίων αποτελέσματα ξέρουν τις γενετικές επιρροές, Weinshilboum λέει, προτρέποντας τους για να εξετάσει τη γενετική δοκιμή.

Ήταν γνωστό για κάποιο διάστημα ότι όταν η θεραπεία φαρμάκων thiopurine είναι υπό εξέταση, παραδείγματος χάριν για να μεταχειρίζεται τη λευχαιμία παιδικής ηλικίας, γενετική δοκιμή είναι μια καλή ιδέα δεδομένου ότι το γονίδιο TPMT παρέχει τις οδηγίες για την κατασκευή του ενζύμου (methyltransferase thiopurine) που αναλύει τέτοια φάρμακα, λέει Weinshilboum. Διαφορετικά, οι άνθρωποι που είναι γενετικά TPMT ανεπαρκές θα μπορούσαν να καταλήξουν με μια 10 φορών υψηλότερη συγκέντρωση ενός κυτταροτοξικού πράκτορα από προορισμένη. Τραγικά, μερικά νοσηλεμμένα παιδιά δεν επέζησαν στο παρελθόν επειδή αντιμετωπίστηκαν με ένα φάρμακο thiopurine χωρίς πρώτα να εξετάσουν για αυτές τις κοινές γενετικές παραλλαγές, προσθέτει.

Μεταξύ των pharmacogenes που μελετώνται τα τελευταία χρόνια από Zhang και Weinshilboum είναι SLCO1B1, που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που μπορεί να προσκρούσει στη λήψη των φαρμάκων όπως τα statins και ορισμένοι προφορικοί αντιδιαβητικοί πράκτορες (μεταβολισμός και διάθεση φαρμάκων, DOI: 10.1124/dmd.120.000264). Το ζευγάρι έχει χρησιμοποιήσει επίσης τη βαθιά μεταλλακτική ανίχνευση για να προσδιορίσει τις σοβαρά καταστρεπτικές παραλλαγές στα γονίδια CYP2C9 και CYP2C19 που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στο μειωμένο μεταβολισμό φαρμάκων (κλινική και μεταφραστική επιστήμη, DOI: 10.1111/cts.12758).

«Όταν έγινε σαφές ότι ο ιός αρμόδιος για covid-19 πρέπει να συνδεθεί με ένα κύτταρο και να εσωτερικοποιήσει, και ότι αυτές οι δύο πρωτεΐνες [ACE2 και TMPRESS2] διαδραματίζουν έναν κρίσιμο ρόλο σε εκείνη την διαδικασία… Ο Δρ Zhang και αποφάσισα να επιστρέψω και να εξετάσω τις λιγότερο συχνές παραλλαγές και τις παραλλαγές της αβέβαιης σημασίας στα ανοικτά πλαίσια ανάγνωσης αυτών των γονιδίων και να τα χαρακτηρίσω λειτουργικά,» Weinshilboum λέει.

Η βαθιά μεταλλακτική ανίχνευση χρησιμοποιήθηκε για να μελετήσει τις λειτουργικές επιπτώσεις 433 missense παραλλαγών των δύο γονιδίων με την ανάλυση της αφθονίας της κωδικοποιημένης πρωτεΐνης. Για ACE2, εκθέσεις Zhang, η τεχνική προσδιόρισε οκτώ από 127 παραλλαγές που μετατόπισαν λιγότερο από 25% της πρωτεϊνικής έκφρασης άγριος-τύπων. Για TMPRESS2, 19 του 157 isoform 1 οι παραλλαγές και 13 149 του isoform 2 παραλλαγές έκαναν έτσι. Τέσσερις παραλλαγές ACE2 επέδειξαν ένα 25% ή μια μεγαλύτερη ανύψωση της πρωτεϊνικής έκφρασης.

Το Zhang χρησιμοποίησε την κωδικοποίηση χρώματος για να χαρτογραφήσει τη σχετική σταθερότητα των πρωτεϊνικών παραλλαγών που εκφράστηκαν από τα κατασκευασμένα κύτταρα. Τα δισεκατομμύρια των σημείων στοιχείων αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας μια σειρά τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένης της ταξινόμησης κυττάρων, σύγχρονο genomics, του υψηλού DNA ρυθμοαπόδοσης τοποθετώντας διαδοχικά, και ενός αλγορίθμου υπολογιστών.

Η μεθοδολογία θα μπορούσε να εφαρμοστεί για να μελετήσει πολλά πρόσθετα γονίδια που περιλαμβάνονται σε covid-19 πέρα από ACE2 και TMPRSS2, λέει Zhang. Η ελπίδα της είναι ότι «οι επιστήμονες και οι νοσοκομειακοί γιατροί πέρα από τον κόσμο… χρησιμοποιούν αυτές τις πληροφορίες για να βοηθήσουν τους ασθενείς τους.»

Διαφορετικό σύνολο δεδομένων

Μια διεθνής κοινοπραξία με την αλληλοuχία και τα κλινικά στοιχεία όσον αφορά πολλούς ασθενείς αναμένεται για «πολύ γρήγορα» να εξετάσει την προκύπτουσα υπόθεση ότι οι παραλλαγές κυττάρων οικοδεσποτών είναι παράγοντες κινδύνου για τη δριμύτητα μόλυνσης covid-19 και ασθενειών καθώς επίσης και απάντηση στη θεραπεία, λέει Weinshilboum. Οι «κοινές παραλλαγές είναι σχετικά εύκολο να εξεταστούν και σημαντικό εάν αδρανοποιούν μια πρωτεΐνη ή σας δίνουν περισσότερο από την από οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν.»

Εάν αποδεικνύεται πολύτιμο να εξετάσει τον πλήθο και όχι μόνο την ακολουθία του συνεχώς να αλλοιώσει ιού, η Mayo κλινική θα είναι μεταξύ του πρώτου για να βάλει που πλησιάζει στην πραγματική πρακτική, Weinshilboum λέει. «Παρεκκλίναμε του δρόμου μας για σιγουριά ότι οι παραλλαγές της αβέβαιης σημασίας που εξετάζαμε ήταν όχι μόνο από τους ευρωπαϊκούς ασθενείς,» αυτός επίσης σημειώσεις.

Η μελέτη τρύπησε exome τα στοιχεία ακολουθίας για 70.000 θέματα που περιλήφθηκαν στη βάση δεδομένων συνάθροισης γονιδιώματος (gnomAD), 30.000 της οποίας ήταν από τους πληθυσμούς μειονότητας, λέει Weinshilboum. Αυτά ήταν κυρίως αφροαμερικάνος και ισπανικά άτομα, δεδομένου ότι το στοιχείο όσον αφορά τους μεγάλους αριθμούς ανατολής Ασιάτες δεν είναι ακόμα δημόσια - διαθέσιμος.

Οι προσεχείς μελέτες εκβάσεων που χρησιμοποιούν τις προσφάτως ανευρεθείσες πληροφορίες για τις γενετικές παραλλαγές ACE2 και TMPRESS2 να αποκαλύψουν ποιος διατρέχει το μοναδικό κίνδυνο για covid-19 και πρέπει επομένως να πάρει τις ειδικές προφυλάξεις (π.χ., συχνότερος εμβολιασμός) και να λάβει τα immunomodulating φάρμακα εάν γίνονται μολυσμένες, λέει. Η εστίαση θα ήταν αρχικά στους ενηλίκους αλλά θα μπορούσε επίσης γρήγορα να μετατοπιστεί στην παιδιατρική πλευρά.