随着 COVID-19 继续其在全球范围内的致命蔓延,研究人员已经看到了与严重病例相关的特征模式。年龄增长、糖尿病、心脏病和终生遭受系统性种族主义的经历已成为风险因素。现在,一些与某些基因的联系也正在显现,尽管这些联系较为模糊。
通过梳理基因组,研究人员已将 COVID-19 的严重程度和易感性与一些与免疫系统反应相关的基因,以及一种允许导致疾病的 SARS-CoV-2 冠状病毒进入我们细胞的蛋白质联系起来。他们还发现了风险与个人血型(A、B、AB 或 O 型)之间的联系。然而,这些发现并非板上钉钉。科学家们警告说,即使是有效的影响也可能很小,尽管了解与严重疾病结果相关的基因可能有助于识别治疗药物。使这项工作复杂化的是社会和经济不平等的影响,这些不平等也增加了风险,并且往往集中在具有特定种族背景和血统的人群中。
约翰·霍普金斯大学彭博公共卫生学院遗传流行病学项目主任普里亚·杜加尔说,将遗传学与这些不平等现象区分开来非常重要。“我们不希望将两者混淆,”她说。“种族代表着许多因素,包括那些可能是必要工作者”的人,他们可能因为工作而经常接触到更多感染机会,或者可能无法获得良好的医疗保健。“这些都是我们长期以来在这个国家已知存在的事情,而 COVID-19 只是将它们推到了前台。”
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美国国家人类基因组研究所基因组医学部门主任特里·马诺利奥说,关于遗传学研究的另一个警告是,基因搜索“最常基于有偏见的数据集”,这些数据集主要来自欧洲血统的人。她说,忽略其他人群“可能会完全错过风险最大的人”,留下重要的空白。事实上,迄今为止最重要的同行评议遗传学研究之一,于 6 月 17 日发表在《新英格兰医学杂志》上,依赖于两个欧洲人群。
在该研究中,研究人员仔细检查了意大利和西班牙 1,610 名住院患者的基因组,以寻找在发生 COVID-19 呼吸衰竭的人群中常见的 DNA 变化。这些小的 DNA 改变可能只会对基因功能产生细微影响,它们是遗传序列中更典型版本的变异。研究人员发现,许多患有严重疾病的患者在 3 号染色体上的基因复合体中存在变异。其中一些基因编码称为趋化因子的蛋白质,这些蛋白质与免疫系统分子相互作用。趋化因子充当化学面包屑,吸引免疫细胞到受攻击的组织,使它们能够摧毁受感染的细胞。但是对于冠状病毒,它们通常似乎会过度运转并引发破坏肺部的攻击。
科学家们发现,在一个关键变异在需要使用呼吸机的人群中比在需要较温和干预措施(例如一些补充氧气)的人群中大约常见 1.5 倍。具有两个拷贝这种变异的重症患者比具有一个或零个拷贝的患者年轻一些,这表明双倍剂量胜过年轻的某些保护性益处。
该研究的作者说,这种小的 DNA 变化与帮助调节趋化因子的基因活性降低有关。这种改变也与另一种基因的活性增加有关,该基因编码一种与 SARS-CoV-2 进入细胞的分子守门人相互作用的蛋白质。这种守门人称为血管紧张素转换酶 2 或 ACE2,在包括肺部在内的许多组织中都很活跃。全球COVID-19 宿主遗传学计划中的其他科学家在早期分析中已经将这些 3 号染色体基因中的几个作为感兴趣的候选基因。
在《新英格兰医学杂志》研究中的研究人员还发现了一种与另一个决定血型的染色体区域的关联。这段 DNA 位于 9 号染色体上。与具有其他血型的人相比,具有 A 型基因的患者发生呼吸衰竭的几率高出 1.5 倍。然而,O 型血的人发生这种衰竭的几率较低。其他小组在同行评审前的预印本论文中发表的研究将 A 型血与感染 COVID-19 的风险较高联系起来,并且报告了 O 型血的风险较低。(该研究也与一项关于 2002-2004 年早期 SARS 冠状病毒爆发患者的小型研究相符,该研究暗示了 O 型血可能降低风险。)
芬兰分子医学研究所(COVID-19 宿主遗传学计划的一部分)的组长 Andrea Ganna 说,在这些遗传学发现中,3 号染色体上的区域似乎与疾病严重程度的关联最强。他说,与血型的联系不太确定。杜加尔指出,一些与 COVID-19 无关的因素可以解释这些结果。例如,她说,研究将患病住院患者与来自社区的献血者群体进行了比较,这些献血者可能未接触过病毒。如果这些献血者倾向于 O 型血,他们的数据可能会使研究偏向于得出 O 型血在某种程度上具有保护作用的结论。不过,杜加尔补充说,血型 ранее 与不同疾病(如疟疾和胰腺癌)的易感性有关,因此这并非不可能。
Ganna 说,任何遗传效应本身都可能很小,这意味着它们可能对筛选测试没有用处,这些测试告诉人们他们患病的风险是特别高还是特别低。
他和其它科学家说,遗传学发现可以做的是揭示有关参与疾病易感性或抵抗力的生物途径的信息——为测试靶向这些途径的药物开辟道路。国家人类基因组研究所医学基因组学和代谢遗传学分部主任莱斯利·比塞克说,尤其是对于没有其他明显风险因素的人来说,严重疾病的生物学基础是“一个极其重要且有趣的问题”。检查严重 COVID-19 病例中的生物学特性可能——最终——创造出一种适用于所有受感染人群的疗法,而不仅仅是针对具有特定基因变化的人群。