berita perusahaan tentang Variasi Sel Inang Dapat Menjadi Faktor Risiko untuk COVID-19 yang Parah

Perhatian komunitas riset COVID-19: Mayo Clinic telah membuat penemuan yang dapat membantu menjelaskan mengapa beberapa orang yang terinfeksi virus SARS-CoV-2 menderita parah sementara yang lain hanya merasa sakit ringan.Hipotesis yang akan diuji adalah apakah peningkatan ekspresi protein dikendalikan olehACE2danTMPRES2varian genetik dapat menyebabkan peningkatan kerentanan dan keparahan COVID-19 sementara penurunan mungkin memiliki efek perlindungan, menurut Richard Weinshilboum, MD, ahli farmakologi di Center for Individualized Medicine di Mayo Clinic.

Metodologi ini membutuhkan waktu dua tahun untuk dikembangkan, tugas yang jatuh ke Lingxin Zhang, Ph.D., seorang peneliti di Program Farmakogenomik di pusat tersebut.Pekerjaan persiapan melibatkan penjahitan sel sedemikian rupa sehingga kerangka baca terbuka (ORF) dapat diparkir di sel individu dan ditandai sehingga perubahan asam amino yang dikodekan oleh varian dengan signifikansi yang tidak pasti akan diekspresikan, rekayasa seluler kompleks dan latihan bioinformatika dicapai dalam kolaborasi dengan ahli komputasi dan pengurutan DNA di Mayo Clinic.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan baru-baru ini diGenetika Molekuler Manusia(DOI: 10.1093/hmg/ddac157), Zhang menggunakan pengurutan throughput tinggi dan penyortiran sel untuk menentukan dengan tepat varian mana yang merusak dan mana yang tidak—teknik yang sebelumnya dia terapkan pada gen farmakogenetik umum sepertiCYP2C9,CYP2C19danSLC01B1.Pendekatan pemindaian mutasional mendalam menggunakan "sistem berbasis sel bantalan pendaratan" yang dirancang untuk menganalisis ratusan varian missense gen ORF secara paralel dan terukur.

Setelah pandemi COVID-19 melanda, platform yang sama ini digunakan untuk memeriksaACE2danTMPRES2, pemain kunci dalam masuknya SARS-CoV-2 ke dalam sel inang.Informasi tersebut sekarang tersedia bagi para peneliti dengan akses ke sejumlah besar data hasil pasien untuk mengeksplorasi implikasi klinis, kata Weinshilboum.

Pivot

Selama dekade terakhir, farmakogenomik telah diintegrasikan ke dalam catatan kesehatan elektronik (EHR) melalui Pusat Pengobatan Individual Mayo, yang mendanai studi genetika.Dokter dikirimi peringatan melalui EHR ketika mereka menulis resep untuk salah satu dari lebih dari 20 obat yang efeknya telah diketahui pengaruh genetiknya, kata Weinshilboum, mendorong mereka untuk mempertimbangkan pengujian genetik.

Telah diketahui selama beberapa waktu bahwa ketika terapi obat thiopurine sedang dipertimbangkan, misalnya untuk mengobati leukemia masa kanak-kanak, pengujian genetik adalah ide yang baik karenaTPMTgen memberikan instruksi untuk membuat enzim (thiopurine methyltransferase) yang memecah obat tersebut, kata Weinshilboum.Jika tidak, orang yang secara genetik kekurangan TPMT bisa berakhir dengan konsentrasi agen sitotoksik 10 kali lipat lebih tinggi daripada yang dimaksudkan.Tragisnya, beberapa anak yang dirawat di rumah sakit tidak bertahan hidup di masa lalu karena mereka diobati dengan obat thiopurine tanpa pengujian terlebih dahulu untuk variasi genetik umum ini, tambahnya.

Di antara farmakogen yang dipelajari dalam beberapa tahun terakhir oleh Zhang dan Weinshilboum adalah:SLCO1B1, yang mengkode protein yang dapat mempengaruhi penyerapan obat-obatan seperti statin dan agen antidiabetik oral tertentu (Metabolisme dan Disposisi Obat, DOI: 10.1124/dmd.120.000264).Pasangan ini juga telah menggunakan pemindaian mutasi dalam untuk mengidentifikasi varian yang sangat merusak pada gen CYP2C9 dan CYP2C19 yang dapat mengakibatkan penurunan metabolisme obat (Ilmu Klinis dan Translasi, DOI: 10.1111/cts.12758).

“Ketika menjadi jelas bahwa virus yang bertanggung jawab atas COVID-19 harus menempel pada sel dan menginternalisasi, dan kedua protein ini [ACE2danTMPRES2] memainkan peran penting dalam proses itu... Dr. Zhang dan saya memutuskan untuk kembali dan melihat varian yang lebih jarang dan varian yang tidak pasti signifikansinya dalam kerangka pembacaan terbuka dari gen-gen ini dan secara fungsional mencirikannya,” kata Weinshilboum.

Pemindaian mutasi dalam digunakan untuk mempelajari implikasi fungsional dari 433 varian missense dari dua gen dengan menganalisis kelimpahan protein yang dikodekan.UntukACE2, Zhang melaporkan, teknik tersebut mengidentifikasi delapan dari 127 varian yang menggantikan kurang dari 25% ekspresi protein tipe liar.UntukTMPRES2, 19 dari 157 varian isoform 1 dan 13 dari 149 varian isoform 2 melakukannya.EmpatACE2varian menunjukkan peningkatan ekspresi protein 25% atau lebih.

Zhang menggunakan kode warna untuk memetakan stabilitas relatif dari varian protein yang diekspresikan oleh sel yang direkayasa.Miliaran titik data dianalisis menggunakan serangkaian teknologi, termasuk penyortiran sel, genomik modern, pengurutan DNA throughput tinggi, dan algoritme komputer.

Metodologi ini dapat diterapkan untuk mempelajari banyak gen tambahan yang terlibat dalam COVID-19 di luarACE2danTMPRSS2, kata Zhang.Harapannya adalah bahwa "ilmuwan dan dokter di seluruh dunia... menggunakan informasi ini untuk membantu pasien mereka."

Kumpulan Data Beragam

Sebuah konsorsium internasional dengan sekuensing dan data klinis pada banyak pasien diharapkan "sangat cepat" menguji hipotesis yang dihasilkan bahwa variasi sel inang adalah faktor risiko infeksi COVID-19 dan keparahan penyakit serta respons terhadap terapi, kata Weinshilboum.“Varian umum relatif mudah ditangani dan penting apakah mereka menonaktifkan protein atau memberi Anda lebih banyak daripada yang dimiliki kebanyakan orang.”

Jika terbukti bermanfaat untuk melihat inang dan bukan hanya urutan virus yang terus bermutasi, Mayo Clinic akan menjadi salah satu yang pertama menerapkan pendekatan itu ke dalam praktik dunia nyata, kata Weinshilboum.“Kami berusaha keras untuk memastikan bahwa varian dengan signifikansi tidak pasti yang kami hadapi tidak hanya dari pasien Eropa,” dia juga mencatat.

Studi ini memanfaatkan data urutan exome untuk 70.000 subjek yang terkandung dalam Genome Aggregation Database (gnomAD), 30.000 di antaranya berasal dari populasi minoritas, kata Weinshilboum.Ini sebagian besar adalah individu Afrika-Amerika dan Hispanik, karena data tentang sejumlah besar orang Asia Timur belum tersedia untuk umum.

Studi hasil yang akan datang menggunakan informasi yang baru ditemukan tentangACE2danTMPRES2varian genetik mungkin mengungkapkan siapa yang berisiko unik untuk COVID-19 dan karenanya harus mengambil tindakan pencegahan khusus (misalnya, vaksinasi lebih sering) dan menerima obat imunomodulasi jika mereka terinfeksi, katanya.Fokus awalnya akan pada orang dewasa tetapi juga bisa dengan cepat beralih ke sisi pediatrik.