SARS-COV-2-koronaviruset är lumskt och mystiskt. Symtomen på sjukdomen han orsakar är olika och porträttet av hans typiska offer är inte alls så uppenbart som det verkade tidigare. 23andMe kommer att använda sin unika genetiska databas för att identifiera en möjlig koppling mellan patientens DNA och sårbarhet för viruset.
SARS-COV-2 coronavirus, som först dykte upp förra året i Kina, är en lika möjlighet aggressor. Om du är en människa vill han penetrera dig. Det verkar som att viruset infekterar människor på samma sätt oavsett ålder, ras eller kön. Detta är logiskt, eftersom det här är en helt ny patogen från vilken ingen har immunitet.
Men den virus-orsakade Covid-19-sjukdomen är mer oförutsägbar i dess manifestationer. Mycket få personer som är smittade blir faktiskt sjuka. Patienter har mycket olika symtom. Någon har hög feber och hosta. Vissa har magkramper och diarré. Någon tappar aptiten. Någon slutar att skilja lukt. Någon kan övervinna sjukdomen genom att sitta hemma, konsumera mycket vätska och glädja sig med TV-program. Och någon hamnar i intensivvård, där många rör är anslutna till honom, som utan framgång pumpar luft i hans sjuka lungor. De äldre med kroniska sjukdomar och män står för majoriteten av dödsfallen. Men inte alltid. I USA är en stor andel av de som är inlagda med allvarliga symtom under 40 år. Barn, särskilt spädbarn, skyddas inte hundra procent.
Forskare tittar på spridda epidemiologiska data från hotspots som Kina, Italien och USA för att förstå vad som orsakade dessa skillnader. De letar efter egenskaper och mönster i patientens ålder, deras ras, kön, socioekonomiska status, beteende och tillgången på medicinska tjänster för dem. Nu gräver de djupare och försöker hitta ledtrådar i vårt DNA.
På måndag lanserade 23andMe en ny studie för att identifiera genetiska skillnader som kan förklara varför människor med Covid-19 har så olika reaktioner på infektion. Detta konsumentgenomikföretag har gått med i en serie nya forskningsprojekt som söker svar på samma fråga. Tidigare forskning visar att vissa genvarianter utsätter människor för ökad risk när de får vissa infektionssjukdomar. Andra ger dem skydd, säger, en mutation i CCR5-genen, vilket gör bäraren immun mot HIV. Det är för tidigt att säga hur betydligt DNA-skydd mot Covid-19, eller tvärtom, gör en person sårbar. Men den information som erhållits kan en dag användas för att identifiera personer som är mer utsatta för infektion,liksom för en riktad sökning efter nya läkemedel och behandlingar.
"Vi vill förstå hur våra gener påverkar vårt svar på viruset," sa Joyce Tung, vice president för forskning vid 23andMe. "Vi hoppas att genom att samla in data från människor som har testats och diagnostiserats med Covid-19, kommer vi att kunna lära oss något om de biologiska egenskaperna hos denna sjukdom och hjälpa den vetenskapliga gemenskapen att behandla patienter mer framgångsrikt."
Medan andra DNA-forskningsföretag har konverterat sina laboratorier och nu testar människor för Covid, 23andMe beslutade att använda sin unika tillgång - en databas med mer än 10 miljoner kunder, varav 80% har gått med på att använda sin genetiska information och andra för forskningsändamål. data som de själva rapporterade. Företaget har byggt denna databas i flera år, vilket gör det lättare att genomföra massaundersökningar bland potentiella forskningsdeltagare. Som ett resultat innehåller varje genetisk profil hundratals fenotypiska uppgifter, till exempel hur många cigaretter en klient har rökt under sin livstid och om någon av deras släktingar har haft diabetes. Den enorma mängden data som företaget har,tillät henne att börja sin sökning efter ett botemedel och gjorde henne till en kraftfull informationskälla inom genetisk forskning.
Den senaste undersökningen, som publicerades på 23andMe-kundportalen, innehåller frågor om var en person bor, vilka sociala distansåtgärder de följer, om de har testats för coronavirus, har haft kontakt med smittade och om de har fått diagnosen Covid-19. (Endast amerikanska kunder i företaget kan delta i undersökningen.) 23andMe hoppas rekrytera hundratusentals kunder till studien, inklusive de som diagnostiserats med Covid-19, som testade negativa, som har influensaliknande symtom, men som testats hittills. inte passerade, såväl som familjemedlemmar till de smittade. För personer som testar positivt kommer en ytterligare undersökning att göras om svårighetsgraden av sjukdomen, symtomen eller om de har lagt in på sjukhus. Detta berättades av företagets huvudforskare Adam Auton,som leder en ny Covid-19-studie. Alla deltagare kommer att bjudas in varje månad till en ny undersökning med ytterligare frågor, vilket gör att 23andMe kan identifiera nya fall bland respondenterna.
Kampanjvideo:
Om företaget samlar in tillräckligt med svar från personer som är smittade med Covid-19 kommer dess forskargrupp att göra en statistisk analys som kallas genom genomgående sammanslutningssökning (GWAS). Denna metod används allmänt inom genetisk forskning. Under GWAS är människor indelade i olika grupper, i vårt fall troligen baserat på symtom. Deras DNA-data skannas sedan för att se om vissa variationer med en bokstav i den genetiska koden är vanligare bland personer med vissa symptom. Om detta händer tillräckligt ofta kan det sägas med viss grad av säkerhet att sådana variationer är förknippade med dessa symtom.
Det är svårt att förutsäga vilka gener som hittas under dessa DNA-sökekspeditioner. Men många av dem finns troligtvis i de delar av genomet som är ansvariga för kroppens immunrespons, säger Michael Snyder, som är chef för avdelningen för genetik vid Stanford University och har inget att göra med 23andMe och dess forskning. "Generellt sett vet vi att genetik påverkar förloppet av en virusinfektion," säger han. - Det finns inget oväntat i detta, eftersom människor i olika miljöförhållanden exponerades för ganska specifika patogener under processen med historisk utveckling. Det är vettigt att olika människor har olika immunsystem.” (Det måste sägas att en överskyddande reaktion, känd som hypercytokinemi, har orsakat många dödsfall bland patienter med atypisk lunginflammation.att hypercytokinemi också är orsaken till vissa dödsfall bland ungdomar med Covid-19.)
En annan potentiell kandidat är en gen för ACE2-receptorn. Det är beläget på ytan av lungorna och andra mänskliga celler och är den molekylära passagen genom vilken SARS-CoV-2 kommer in i kroppen. Små förändringar i denna gen kan göra det lättare eller svårare att komma igenom vissa receptorer. Dessutom kan variationer i regionen i genomet som slår på eller stänger av ACE2-receptorn också spela en roll. Om gener är mindre aktiva producerar mänskliga celler färre receptorer, vilket gör dem svårare för viruset att ta tag i.
Det är för tidigt att spekulera i vilken roll generna spelar för att bestämma resultatet av Covid-19-sjukdomen, säger Snyder. Men han är redo att satsa på att projekt som de som implementeras av 23andMe osannolikt kommer att tillhandahålla en enda genetisk variant som avgör om en person ska vara på intensivvård eller inte. "Jag skulle bli förvånad om de finner något lika övertygande som BRCA," säger Snyder och hänvisar till en av de mest kraftfulla prediktorerna för cancer som forskare har funnit. Mutationer i BRCA-generna fyrdubblar en persons chanser att utveckla vissa former av bröstcancer.
Poängen är att genomomfattande föreningssökning är ett talspel. Det är det bästa sättet att upptäcka mutationer som återkommer och dyker upp igen i hela befolkningen, var och en har endast en mycket liten effekt på en persons mottaglighet för sjukdom. Och eftersom en genomomfattande föreningssök vanligtvis baseras på en begränsad uppsättning genetiska data, till exempel den som samlats in av 23andMe (en statisk vy av 600 000 genomplatser), är dessa vanliga varianter lättare att identifiera än sällsynta.
Det är emellertid mycket sällsynta mutationer som sannolikt är orsaken till den extrema exponeringen för Covid-19, säger Stephen Chapman, en pulmonolog som arbetar som forskare vid Center for Human Genetics vid Oxford University och inte är involverad i 23andMe-projektet. I mitten av 2000-talet genomförde han de första genetiska studierna av predisposition av bakteriell lunginflammation och upptäckte sällsynta mutationer i immunmedierade gener som gjorde annars friska barn och vuxna mycket mottagliga för en viss bakterie som kommer in i kroppen. Chapman misstänker att lika sällsynta mutationer involverade i immunfunktion och respons på inflammation placeras på ICU-bäddar för unga, friska människor som inte har andra riskfaktorer.”Enligt min mening är detta en allvarlig nackdel med GWAS,han säger. "Genomfattande föreningssökningar förbiser dessa sällsynta mutationer som orsakar sjukdomar."
Att hitta dem kräver blodprover från icke-standardiserade patienter och sekvensbestämmer hela genomerna. Om vi dechiffrerar DNA från en ung vuxen som är ansluten till konstgjord lungventilation, är det möjligt att det kommer att vara möjligt att avslöja en unik genetisk predisposition för Covid-19. Å andra sidan kan DNA från äldre som har diagnostiserats med coronavirus och Covid-19, men inga symtom, innehålla skyddande mutationer som skyddar mot de allvarligaste formerna av sjukdomen.
Mer än 90 sådana sekvenseringsprojekt pågår redan i vetenskapliga laboratorier runt om i världen, och forskare rusar för att förstå sjukdomen som mer än 76 000 människor har dött över hela världen. Några av projekten är långsiktiga genetiska studier i befolkningen, där tusentals frivilliga har deltagit länge. Isländska företaget DeCODE Genetics, som har samlat in uppgifter om genom och hälsa hos 364 000 invånare i detta öland i årtionden, fick regeringens tillstånd att publicera resultaten av tester för Covid-19. Det finns också nya studier som uteslutande genomförs bland Covid-19 patienter. För att kombinera alla genetiska data från olika forskarteam,forskare från Helsingfors universitet inrättade nyligen ett clearinghus som heter Covid-19 Carrier Genetics. I takt med att mer data framträder blir statistiken mer övertygande och pålitlig, och samtidigt ökar hoppet om att mutationer kan hittas som kan ändra påverkan av en ny sjukdom på en person, såväl som processen för mänsklighetens kamp mot den.
Men det är knappast värt att förvänta sig att vi kommer att få ett genetiskt resultatkort med mottaglighet för Covid-19 inom en snar framtid. Chapman säger att det är troligt att dessa studier inte kan identifiera mottagliga personer baserat på deras DNA. Snarare kommer vi helt enkelt att få en bättre förståelse för molekylvägarna genom vilka de mest allvarliga formerna av Covid-19 dyker upp. "Detta är en helt ny och förödande mänsklig sjukdom, och vi måste snabbt förstå dess biologi," förklarar Chapman. Genom att isolera gener som reglerar olika immunsvar, kommer detta att hjälpa till att bestämma vad som exakt behöver behandlas med nya läkemedel, och läkare kommer att kunna mer målmedvetet och specifikt närma sig behandlingen av enskilda patienter. "GWAS och sekvensering av hela genom kan spela en mycket värdefull roll här," konstaterar Chapman.
Ålder, tidigare hälsoproblem, tidig testning och kvalitetsvård kommer alla att vara avgörande för att bestämma vem som ska överleva och vem som kommer att dö från Covid-19. Men DNA spelar förmodligen också en roll i att påverka resultatet av sjukdomen. Och här har vi fortfarande mycket att lära oss och ta reda på.
Megan MOLTENI