Генетика COVID-19

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

COVID-19 характеризуется широким спектром клинических проявлений — от бессимптомного до крайне тяжелого. В начале пандемии стало ясно, что пожилой возраст и хронические заболевания являются основным фактором риска, однако они не в полной мере объясняют разнообразие симптоматики и осложнений инфекции коронавируса SARS-COV-2. Генетические факторы риска COVID-19 находятся в начальной стадии изучения. Идентифицирован ряд мутаций и полиморфизмов, влияющих на структуру и стабильность белков — факторов восприимчивости к инфекции SARS-COV-2, а также предрасположенности к развитию дыхательной недостаточности и потребности в интенсивной терапии. Большинство идентифицированных генетических факторов имеет отношение к функциям иммунной системы. С другой стороны, на распространение и тяжесть течения COVID-19 влияет генетический полиморфизм самого вируса. Геном вируса накапливает мутации и эволюционирует в сторону повышения контагиозности, репликативной способности и уклонения от иммунной системы хозяина. Генетические детерминанты инфекции представляют собой потенциальные терапевтические мишени, а их изучение предоставит информацию для разработки лекарств и вакцин с целью борьбы с пандемией.

Об авторах

Дмитрий Александрович Вологжанин

Городская больница № 40 Курортного административного района; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: volog@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1176-794X
SPIN-код: 7922-7302

д.м.н.

Россия, 197706, Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9; Санкт-Петербург

Александр Сергеевич Голота

Городская больница № 40 Курортного административного района

Автор, ответственный за переписку.
Email: golotaa@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-5632-3963
SPIN-код: 7234-7870

к.м.н., доцент

Россия, 197706, Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9

Татьяна Аскаровна Камилова

Городская больница № 40 Курортного административного района

Email: kamilovaspb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6360-132X
SPIN-код: 2922-4404

к.б.н.

Россия, 197706, Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9

Ольга Вадимовна Шнейдер

Городская больница № 40 Курортного административного района

Email: o.shneider@gb40.ru
ORCID iD: 0000-0001-8341-2454
SPIN-код: 8405-1051

к.м.н.

Россия, 197706, Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9

Сергей Григорьевич Щербак

Городская больница № 40 Курортного административного района; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: sgsherbak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5047-2792

д.м.н., профессор

Россия, 197706, Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. WHO Coronavirus Disease (COVID-19) Dashboard [Internet]. Avalable from: https://covid19.who.int/
  2. Ahmadian E, Khatibi SM, Soofiyani SR, et al. COVID-19 and kidney injury: pathophysiology and molecular mechanisms. Rev Med Virol. 2020;e2176. doi: 10.1002/rmv.2176
  3. Sakurai A, Sasaki T, Kato S, et al. Natural history of asymptomatic SARS-CoV-2 infection. N Engl J Med. 2020;383(3):885–886. doi: 10.1056/NEJMc2013020
  4. Clohisey S, Baillie JK. Host susceptibility to severe influenza A virus infection. Crit Care. 2019;23(1):303. doi: 10.1186/s13054-019-2566-7
  5. Zhang Q, Bastard P, Liu Z, et al. Inborn errors of type I IFN immunity in patients with life-threatening COVID-19. Science. 2020;370(6515):eabd4570. doi: 10.1126/science.abd4570
  6. Kaser A. Genetic risk of severe Covid-19. N Engl J Med. 2020;383(16):1590–1591. doi: 10.1056/NEJMe2025501
  7. Ellinghaus D, Degenhardt F, Bujanda L, et al; Severe COVID-19 GWAS Group. Genomewide association study of severe COVID-19 with respiratory failure. N Engl J Med. 2020;383(16):1522–1534. doi: 10.1056/NEJMoa2020283
  8. Pairo-Castineira E, Clohisey S, Klaric L, et al. Genetic mechanisms of critical illness in Covid-19. Nature. 2021;591(7848):92–98. doi: 10.1038/s41586-020-03065-y
  9. Zhou S, Butler-Laporte G, Nakanishi T, et al. A Neanderthal OAS1 isoform protects against COVID-19 susceptibility and severity: results from mendelian randomization and case-control studies. medRxiv. 2020. doi: 10.1101/2020.10.13.20212092
  10. Zeberg H, Pääbo S. The major genetic risk factor for severe COVID-19 is inherited from Neanderthals. Nature. 2020b;587(7835):610–612. doi: 10.1038/s41586-020-2818-3
  11. Zeberg H, Pääbo S. A genomic region associated with protection against severe COVID-19 is inherited from Neandertals. Proc Natl Acad Sci USA. 2021;118(9):e2026309118. doi: 10.1073/pnas.2026309118
  12. WHO Solidarity Trial Consortium; Pan H, Peto R, Henao-Restrepo AM, et al. Repurposed antiviral drugs for Covid-19 – Interim WHO Solidarity Trial Results. N Engl J Med. 2021;384(6):497–511. doi: 10.1056/NEJMoa2023184
  13. Varga Z, Flammer AJ, Steiger P, et al. Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19. Lancet. 2020;395(10234):1417–1418. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30937-5
  14. Zhang C, Shi L, Wang FS. Liver injury in COVID-19: management and challenges. Lancet Gastroenterol Hepatol. 2020a;5(5):428–430. doi: 10.1016/S2468-1253(20)30057-1
  15. Zhou Z, Ren L, Zhang L, et al. Heightened innate immune responses in the respiratory tract of COVID-19 patients. Cell Host Microbe. 2020;27(6):883–890.e2. doi: 10.1016/j.chom.2020.04.017
  16. Hamming I, Timens WM, Bulthuis LC, et al. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J Pathol. 2004;203(2):631–637. doi: 10.1002/path.1570
  17. Jia H, Thelwell C, Dilger P, et al. Endothelial cell functions impaired by interferon in vitro: Insights into the molecular mechanism of thrombotic microangiopathy associated with interferon therapy. Thromb Res. 2018;163:105–116. doi: 10.1016/j.thromres.2018.01.039
  18. Stebbing J, Sánchez Nievas G, Falcone M, et al. JAK inhibition reduces SARS-CoV-2 liver infectivity and modulates inflammatory responses to reduce morbidity and mortality. Sci Adv. 2021;7(1):eabe4724. doi: 10.1126/sciadv.abe4724
  19. Kuo CL, Pilling LC, Atkins JL, et al. APOE e4 Genotype Predicts Severe COVID-19 in the UK Biobank Community Cohort. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2020;75(11):2231–2232. doi: 10.1093/gerona/glaa131
  20. Gemmati D, Bramanti B, Serino ML, et al. COVID-19 and individual genetic susceptibility/receptivity: role of ACE1/ACE2 genes, immunity, inflammation and coagulation. Might the double X-chromosome in females be protective against SARS-CoV-2 compared to the single X-chromosome in males? Int J Mol Sci. 2020;21(10):3474. doi: 10.3390/ijms21103474
  21. Li Y, Zhang Z, Yang L, et al. The MERS-CoV Receptor DPP4 as a Candidate Binding Target of the SARS-CoV-2 Spike. Science. 2020b;23(8):101400. doi: 10.1016/j.isci.2020.101400
  22. Lim S, Bae JH, Kwon HS, Nauck MA. COVID-19 and diabetes mellitus: from pathophysiology to clinical management. Nat Rev Endocrinol. 2021;17(1):11–30. doi: 10.1038/s41574-020-00435-4
  23. Zeberg H, Pääbo S. The MERS-CoV receptor gene is among COVID-19 risk factors inherited from Neandertals. bioRxiv. 2020c. doi: 10.1101/2020.12.11.422139
  24. Long SW, Olsen RJ, Christensen PA, et al. Molecular architecture of early dissemination and massive second wave of the SARS-CoV-2 virus in a major metropolitan area. mBio. 2020;11(6):e02707-20. doi: 10.1128/mBio.02707-20
  25. Plante JA, Liu Y, Liu J, et al. Spike mutation D614G alters SARS-CoV-2 fitness and neutralization susceptibility. bioRxiv. 2020;2020.09.01.278689. doi: 10.1101/2020.09.01.278689
  26. Shannon A, Le NT, Selisko B, et al. Remdesivir and SARS-CoV-2: structural requirements at both nsp12 RdRp and nsp14 exonuclease active-sites. Antiviral Res. 2020;178:104793. doi: 10.1016/j.antiviral.2020.104793
  27. Gordon CJ, Tchesnokov EP, Woolner E, et al. Remdesivir is a direct-acting antiviral that inhibits RNAdependent RNA polymerase from severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 with high potency. J Biol Chem. 2020;295(20):6785–6797. doi: 10.1074/jbc.RA120.013679
  28. Chan AP, Choi Y, Schork NJ. Conserved genomic terminals of SARS-CoV-2 as coevolving functional elements and potential therapeutic targets. mSphere. 2020;5(6):e00754-20. doi: 10.1128/mSphere.00754-20
  29. Mishra A, Pandey AK, Gupta P, et al. Mutation landscape of SARS-CoV-2 reveals three mutually exclusive clusters of leading and trailing single nucleotide substitutions. bioRxiv. 2020. doi: 10.1101/2020.05.07.082768
  30. Meini S, Zanichelli A, Sbrojavacca R, et al. Understanding the pathophysiology of COVID-19: could the contact system Be the key? Front Immunol. 2020;11:2014. doi: 10.3389/fimmu.2020.02014
  31. Girardi E, López P, Pfeffer S. On the importance of host microRNAs during viral infection. Front Genet. 2018;9:439. doi: 10.3389/fgene.2018.00439
  32. Khan MA, Sany MR, Islam MS, Islam A. Epigenetic regulator miRNA pattern differences among SARS-CoV, SARS-CoV-2, and SARS-CoV-2 world-wide isolates delineated the mystery behind the epic pathogenicity and distinct clinical characteristics of pandemic COVID-19. Front Genet. 2020;11:765. doi: 10.3389/fgene.2020.00765
  33. Bavagnoli L, Campanini G, Forte M, et al. Identification of a novel antiviral micro-RNA targeting the NS1 protein of the H1N1 pandemic human influenza virus and a corresponding viral escape mutation. Antiviral Res. 2019;171:104593. doi: 10.1016/j.antiviral.2019.104593
  34. Herrera-Rivero M, Zhang R, Heilmann-Heimbach S, et al. Circulating microRNAs are associated with pulmonary hypertension and development of chronic lung disease in congenital diaphragmatic hernia. Sci Rep. 2018;8(1):10735. doi: 10.1038/s41598-018-29153-8
  35. Qiu X, Dou Y. miR-1307 promotes the proliferation of prostate cancer by targeting FOXO3A. Biomed Pharmacother. 2017;88:430–435. doi: 10.1016/j.biopha.2016.11.120
  36. Balmeh N, Mahmoudi S, Mohammadi N, Karabedianhajiabadi A. Predicted therapeutic targets for COVID-19 disease by inhibiting SARS-CoV-2 and its related receptors. Inform Med Unlocked. 2020;20:100407. doi: 10.1016/j.imu.2020.100407
  37. Ortuso F, Mercatelli D, Guzzi PH, Giorgi F. Structural genetics of circulating variants affecting the SARS-CoV-2 spike/human ACE2 complex. J Biomol Struct Dyn. 2021;1–11. doi: 10.1080/07391102.2021.1886175
  38. Kemp SA, Collier DA, Datir RP, et al. SARS-CoV-2 evolution during treatment of chronic infection. Nature. 2021. doi: 10.1038/s41586-021-03291-y
  39. Young BE, Fong SW, Chan YH, et al. Effects of a major deletion in the SARS-CoV-2 genome on the severity of infection and the inflammatory response: an observational cohort study. Lancet. 2020;396(10251):603–611. doi: 10.1016/S0140-6736(20)31757-8
  40. To KK, Hung IF, Ip JD, et al. COVID-19 re-infection by a phylogenetically distinct SARS-coronavirus-2 strain confirmed by whole genome sequencing. Clin Infect Dis. 2020:ciaa1275. doi: 10.1093/cid/ciaa1275
  41. Tillett RL, Sevinsky JR, Hartley PD, et al. Genomic evidence for reinfection with SARS-CoV-2: a case study. Lancet Infect Dis. 2021;21(1):52–58. doi: 10.1016/S1473-3099(20)30764-7
  42. Dos Santos LA, de Góis Filho PG, Fantini Silva AM, et al. Recurrent COVID-19 including evidence of reinfection and enhanced severity in thirty Brazilian healthcare workers. J Infect. 2021;82(3):399–406. doi: 10.1016/j.jinf.2021.01.020
  43. McCarthy KR, Rennick LJ, Nambulli S, et al. Recurrent deletions in the SARS-CoV-2 spike glycoprotein drive antibody escape. Science. 2021;371(6534):1139–1142. doi: 10.1126/science.abf6950
  44. Shkurnikov M, Nersisyan S, Jankevic T, et al. Association of HLA class I genotypes with severity of Coronavirus Disease-19. Front Immunol. 2021;12:641900. doi: 10.3389/fimmu.2021.641900
  45. Pisanti S, Deelen J, Gallina AM, et al. Correlation of the two most frequent HLA haplotypes in the Italian population to the differential regional incidence of Covid-19. J Transl Med. 2020;18(1):352. doi: 10.1186/s12967-020-02515-5

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вологжанин Д.А., Голота А.С., Камилова Т.А., Шнейдер О.В., Щербак С.Г., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».