Badania genetyczne i molekularne wskazujące na immunologiczne podstawy dziedzicznych predyspozycji do infekcji prowadzone są już od 1950 roku. Doprowadziły one do odkrycia wielu wariantów genetycznych, które mają wpływ na predyspozycje do nabycia danej choroby zakaźnej poprzez uszkodzenie układu immunologicznego.
Przykładami takich schorzeń mogą być między innymi zakażenia wywołane przez wirusa Epsteina-Barr lub beta-HPV, które w normalnych warunkach przebiegają w łagodny sposób. Dziedziczne predyspozycje mogą jednak wpłynąć na przebieg chorób powodowanych przez te wirusy, prowadząc nawet do poważnych powikłań.

Dziś wiele jednostek naukowych podejmuje próby zdefiniowania genetycznego podłoża zarówno odporności, jak i podatności na ciężki przebieg COVID-19. Na odpowiedź immunologiczną w infekcji wirusa wpływa szereg czynników genetycznych, jednak nie jest to jedyny element wpływający na przebieg tej choroby. Dlatego niezwykle istotne jest poznanie podłoża i mechanizmu infekcji na poziomie molekularnym, komórkowym, tkankowym oraz całego organizmu.

Walka z koronawirusami

Międzynarodowe konsorcjum COVID Human Genetic Effort powstało, aby podjąć próbę odpowiedzi na pytania dotyczące genetycznych uwarunkowań ludzkiego organizmu wpływających na przebieg choroby COVID-19. Zrzeszeni naukowcy opisali plany swoich badań na łamach prestiżowego czasopisma Cell, w artykule „A global effort to define the human genetics of protective immunity to SARS-CoV-2 infection” . Jednym z autorów publikacji jest dr Paweł Zawadzki, prezes MNM Diagnostics – jedynego ośrodka naukowego z Polski należącego do konsorcjum. Artykuł opisuje dążenie do odkrycia monogenowych, wrodzonych błędów systemu immunologicznego, prowadzących do ciężkiego przebiegu COVID-19 u osób bez chorób współistniejących.

Dziś znanych jest siedem koronawirusów, które wywołują choroby u człowieka. Cztery z nich wywołują łagodne, niegroźne choroby górnych dróg oddechowych, w tym popularne przeziębienia. Trzy pozostałe: SARS-CoV-1, MERS-CoV i SARS-CoV-2 cechują się znacznie większą zjadliwością i były one w przeszłości przyczyną trzech epidemii o międzynarodowym zasięgu.

Działania konsorcjum skupiają się na rozpoznanym ostatnio wirusie SARS-CoV-2, który został wykryty w Chinach pod koniec 2019 roku i wywołał obecną pandemię. Większość przypadków zakażenia wirusem przebiega bezobjawowo lub łagodnie, jednak choroba wywołana przez SARC-CoV-2, nazwana COVID-19 może również doprowadzić do silnej niewydolności oddechowej i śmierci. Cięższy przebieg zakażenia zaobserwowano przede wszystkim u osób powyżej 50 roku życia, a także osób, które wcześniej chorowały na zaburzenia płucne, sercowo-naczyniowe czy metaboliczne.

W przypadku zakażenia SARS-CoV-2, zarówno choroby współistniejące, jak i podeszły wiek są czynnikami ryzyka, a ich rozpoznanie jest niezwykle ważne dla ochrony osób szczególnie narażonych na ciężki przebieg COVID-19. Osoby te mają bowiem znacznie osłabioną odporność, a rozwój choroby w ich przypadku nie musi mieć genetycznego podłoża. Co za tym idzie, badanie takich pacjentów może nie dać odpowiedzi na pytania dotyczące genetycznego uwarunkowania odpowiedzi na zakażenie nowym koronawirusem.

Przypadki trudne do wyjaśnienia

Istnieją jednak trudniejsze do wyjaśnienia przypadki pacjentów dotkniętych COVID-19. Ciężki przebieg choroby zaobserwowano u niektórych osób młodych, w średnim wieku, a nawet dzieci, które nigdy wcześniej nie cierpiały na inne dolegliwości. Dlaczego zdrowe, młode osoby trafiają do szpitali na oddziały intensywnej opieki z powodu niewydolności oddechowej spowodowanej wirusem SARS-CoV-2?


Schemat poszukiwania przyczyny podatności lub oporności na zakażenie SARS-CoV-2

Jedna z hipotez zakłada, że osoby te są nosicielami wariantów genetycznych, które mogą mieć powiązanie z przebiegiem COVID-19. Mimo, że hipoteza ta nie jest potwierdzona klinicznie, opiera się na wynikach wcześniejszych badań naukowych nad zakażeniami roślin i zwierząt, a także ludzi.

Problemy immunologiczne lub warianty genetyczne warunkujące odpowiedź na zakażenie innymi wirusami, mogą być również podstawą odpowiedzi na SARS-CoV-2. Niestety nie zidentyfikowano jeszcze żadnego profilu genetycznego związanego z odpowiedzią na infekcje koronawirusami, dlatego umownie uważa się, że najlepszym odniesieniem dla SARS CoV-2 może okazać się wirus grypy.

Choroba COVID-19

COVID-19 to całkowicie nowa, nikomu wcześniej nieznana choroba. Aby móc z nią walczyć w możliwie skuteczny sposób, konieczne jest wykorzystanie możliwości, jakie daje współczesna nauka i technologia. Naukowcy są w stanie przeprowadzać badania genetyczne osób zarażonych wirusem SARS-CoV-2 na masową skalę, a wyniki ich badań mogą pozwolić na precyzyjne zdefiniowanie genetycznych uwarunkowań przebiegu choroby. Takie badania mogą pomóc w zakresie kontroli nowo pojawiającej się, zjadliwej infekcji wirusowej.

Przeprowadzenie analiz i badań porównawczych wariantów genetycznych u jak największej liczby osób przejawiających różny stopień odpowiedzi na zakażenie będzie niezwykle istotne. Wynika to z faktu, iż naukowcy nie mogą polegać na bazach danych gromadzących dane „zdrowych” osób w celu poszukiwania rzadkich wariantów, ponieważ osoby te nigdy wcześniej nie były narażone na zakażenie wirusem SARS-CoV-2.

Dodatkowo, poszukiwanie predyspozycji w obrębie całego genomu nie powinno opierać się tylko na wariantach unikalnych, warto również skupić się na tych popularnych, które mają znaczenie w określonych zakażeniach, testując tym samym różne hipotezy genetyczne.

Już w lutym 2020 roku konsorcjum zaczęło rekrutować pacjentów na całym świecie, by jak najszybciej zrozumieć możliwe uwarunkowania genetyczne, które mają wpływ na odpowiedź immunologiczną w przypadku zakażenia SARS-CoV-2. Badania skupiają się na osobach poniżej 50 roku życia, ciężko przechodzących chorobę COVID-19, lecz bez chorób współistniejących. Ośrodki na całym świecie rekrutując pacjentów zbierają ich dane kliniczne i sekwencjonują DNA, by później przeanalizować otrzymane wyniki.

Tak duża liczba badanych osób umożliwi wykrycie genotypów odpowiedzialnych za odpowiedź na zakażenie u pojedynczych pacjentów lub całych rodzin. Współpraca zrzeszonych w konsorcjum jednostek naukowych z całego świata pozwoli również na wykrycie genetycznej jednorodności pacjentów, czyli wykrycie mutacji w tych samych genach u pacjentów odległych geograficznie.

Głównym celem wszystkich współtwórców projektu COVID Human Genetic Effort jest odkrycie patogenezy niewyjaśnionego, ciężkiego przebiegu choroby COVID 19 u młodych, wcześniej zdrowych pacjentów.

Dzięki tak szerokim badaniom należy spodziewać się również, że przenalizowane przypadki przybliżą naukowców do odkrycia nowych możliwości terapeutycznych dla osób starszych z chorobami współistniejącymi.

Badania przeprowadzone przez konsorcjum ułatwią także wykrycie osób naturalnie odpornych na wirusa SARS CoV-19, poprzez pobranie materiału genetycznego od osób, które miały kontakt z osobą chorą, a mimo to nie zachorowały na COVID-19.

Pandemia wirusa SARS-CoV-2 prawdopodobnie zmieni podejście do badań chorób zakaźnych. Naukowcy zaznaczają, że warto przetestować hipotezę, iż przebieg tych chorób, w tym COVID-19, jest spowodowany uwarunkowaniami genetycznymi, w szczególności u osób odpornych na zakażenie lub podatnych na ciężką chorobę.

Podobał Ci się ten artykuł? Przeczytaj również:


Wirus SARS-CoV-2. Genetyka i diagnostyka dla wtajemniczonych.