Защо мъжете, възрастните и пушачите са по-склонни към инфекция със SARS-CoV-2?
От ново проучване става ясно, кои типове клетки могат да бъдат инфектирани със SARS-CoV-2 въз основа на тяхната генна експресия. Освен това, изследването показва, че клетките на възрастни хора, мъже и пушачи притежават повече „вирални ключове“ за коронавируса. Това може да бъде обяснение за тежкото протичане на COVID-19 в тези групи. Авторите на проучването са част от Human Cell Atlas Lung Biological Network и са базирани в Helmholtz Zentrum München, Broad Institute of MIT и Harvard, Wellcome Sanger Institute и University Medical Center Groningen, наред с други. Изследването е публикувано в Nature Medicine .
Протичането на COVID-19 се различава от човек до човек. SARS-CoV-2 поразява не само белите дробове, други органи също са цел на коронавируса. От началото на пандемията болниците докладват, че особено възрастни хора, мъже и пушачи тенденциозно имат по-тежко протичане на болестта. Обяснението за това от страна на молекулярната биология до момента не бе известно.
Какво беше известно до момента и какво е новото?
От предишни изследвания е известно, че SARS-CoV-2 се нуждае от специфични „вирални ключове“, за да може да инфектира една клетка – именно АСЕ2-рецептор и една протеаза (TMPRSS2 или CTSL). Ако бе още известно кои типове клетки експресират както АСЕ2, така и протеаза, тогава бихме могли да знаем кои точно клетки могат да бъдат инфектирани със SARS-CoV-2. Учени от Human Cell Atlas Lung Biological Network се заемат с този въпрос. Освен с вируса, международният консорциум се посвещава на събирането и оценката на данни за генната експресия на отделни човешки клетки. Тези данни изследователите използват, за да изследват повече от 100 записа за генната експресия на отделни клетки от здрави пациенти във връзка с техния въпрос на изследване.
Резултатът: определени типове клетки на белите дробове, дихателните пътища, но също и в черния дроб, дебелото черво и очите са богати на генетични „вирални ключове“ (имат висока експресия на АСЕ2 рецептори и протеази). Клетките от тези органи имат също необходимите молекули, които да подпомогнат инфекцията със SARS-CoV-2. Освен това, изследователите откриват, че в клетките на възрастните в сравнение с тези на младите и при мъжете в сравнение с жените са налице повече вирални ключове. Клетките (особено тези на дихателните пътища) на пушачите също имат повече такива ключове от тези на непушачите. Това откритие съвпада напълно с докладваните случаи на страдащи от COVID-19 сред населението. Резултатите дават едно молекулярно-биологично обяснение на разликите в тежестта на COVID-19 (заедно с други фактори, които в това изследване на са проучвани, като по-слабата имунна система).
Медицинските проучвания се нуждаят от голяма база данни
„Стратегията ни за справяне с вируса не трябва да се основава на единични наблюдения. Ние трябва да анализираме възможно най-много данни, за да направим стабилно заключение. За да можем да оценим дали АСЕ2-рецепторите се срещат по-често при възрастни хора, ние се нуждаем от голяма репрезентация от много и различни индивиди в нашата база данни. С данните от Human Cell Atlas ние можахме да моделираме как виралните ключове се разпределят в клетките на населението“, казва Малте Люкен (Malte Lücken) от Института Хелмхолц в Мюнхен и първи съавтор на изследването.
„Особеното в това проучване бе големият брой на биологични проби. На разположение имахме проби от хора във всички статии на развитие – от деца, млади възрастни и стари хора. Така имахме единствената по рода си възможност да наблюдаваме кои молекулни промени се срещат в хода на човешкия живот. Поради големият обхват на данните имахме възможност да различим молекулните различия в зависимост от възраст, пол и това дали хората са пушачи или не“, допълва Керстин Мейер (Kerstin Meyer), една от авторките от Уелкъм Сангър Институт (Wellcome-Sanger-Institut).
„Изследването показва, какво е възможно, когато специалисти от една цяла област на изследване работят заедно. В рамките на консорциума Human Cell Atlas всеки представи своите данни за здрави човешки бели дробове – както публикувани, така и непубликувани. Други лаборатории извън консорциума също предоставиха своите данни. Едва тогава можехме да извършим нашите анализи“, допълва Фабиан Тайз (Fabian Theis), директор на Института по изчислителна биология в центъра Хелмхолц в Мюнхен.
Силни страни и ограничения на изследването
Изследването показва кои типове клетки могат да бъдат инфектирани със SARS-CoV-2 въз основа на тяхната генна експресия. Резултатите отчасти обясняват защо тежестта на заболяването с COVID-19 сред населението се различава въз основа на молекулярния профил на техните клетки. Това създава отправна точка за по-нататъшни интервенционни проучвания. В бъдеще резултатите биха могли да допринесат за по-добро разбиране на разпространението на коронавируса вътре в тялото. Връзката между експресията на „виралните ключове“ и повишена чувствителност към инфекция или тежест на заболяването е доказана при мишки в лабораторни условия, но изисква допълнително валидиране при хора.
Статията е превод на SARS-CoV-2 infiziert Zellen über virale Türöffner, die bei Älteren, Männern und Rauchern vermehrt vorkommen – Helmholtz Zentrum München (helmholtz-muenchen.de)
Повече информация (на английски) можете да откриете на: Muus/Lücken et al., 2021: Single-cell meta-analysis of SARS-CoV-2 entry genes across tissues and demographics. Nature Medicine, DOI: 10.1038/s41591-020-01227-z
Един коментар