Communauté de la recherche de l'attention COVID-19 : Mayo Clinic a fait une découverte qui pourrait aider à expliquer pourquoi certains qui obtiennent infectées avec le virus SARS-CoV-2 pour souffrir beaucoup tandis que d'autres se sentent seulement modérément malades. L'hypothèse à examiner est si une augmentation de l'expression de protéine commandée par les variantes ACE2 et TMPRESS2 génétiques pourrait avoir comme conséquence la susceptibilité COVID-19 et la sévérité élevées tandis qu'une diminution pourrait avoir un effet protecteur, selon Richard Weinshilboum, M.D., pharmacologue au centre pour la médecine Individualized chez Mayo Clinic.
La méthodologie a pris deux ans pour se développer, une tâche qui a incombé à Lingxin Zhang, Ph.D., un chercheur dans le programme de Pharmacogenomics du centre. Les travaux préparatoires impliqué travaillant des cellules telles qu'un cadre de lecture ouvert (cadre ouvert de lecture) pourrait être garé en différentes cellules et a étiqueté de sorte que des changements des acides aminés codés par des variantes d'importance incertaine soient exprimés, un exercice cellulaire complexe d'ingénierie et de bio-informatique accompli en collaboration avec informatique et l'ADN ordonnançant des experts chez Mayo Clinic.
Dans une étude qui a édité récemment en génétique moléculaire humaine (DOI : 10.1093/hmg/ddac157), Zhang a employé la sortie élevée ordonnançant et assortissant de cellules pour déterminer exactement que les variantes endommageaient et qui étaient technique de not-a elle s'étaient précédemment appliquées aux gènes pharmacogenetic communs tels que CYP2C9, CYP2C19 et SLC01B1. L'approche de balayage mutational profonde emploie « un système cellulaire d'aire d'atterrissage vertical » conçu pour analyser des centaines de variantes faux-sens de cadre ouvert de lecture de gène d'un parallèle et d'une mode extensible.
Après que la pandémie COVID-19 ait frappé, ceci la même plate-forme a été employée pour examiner ACE2 et TMPRESS2, acteurs clé dans l'entrée SARS-CoV-2 dans des cellules hôtes. L'information maintenant est rendue disponible aux chercheurs avec l'accès à de vastes quantités de données patientes de résultats pour explorer les implications cliniques, dit Weinshilboum.
Le pivot
Pour la décennie passée, le pharmacogenomics a été intégré dans le dossier santé électronique (SON) par le centre de Mayo pour la médecine Individualized, qui a financé l'étude de la génétique. Des médecins la sont envoyé à des alertes par l'intermédiaire du quand ils écrivent une prescription pour n'importe lequel de plus de 20 drogues dont les effets ont connu des influences génétiques, Weinshilboum dit, les incitant à considérer le dépistage génétique.
On l'a connu pendant quelque temps que quand la pharmacothérapie de thiopurine est à l'étude, par exemple pour traiter la leucémie d'enfance, le dépistage génétique est une bonne idée depuis le gène de TPMT fournit des instructions pour préparer l'enzyme (methyltransferase de thiopurine) qui décompose de telles drogues, dit Weinshilboum. Autrement, les gens qui sont génétiquement TPMT déficients pourraient finir avec une concentration 10 fois plus élevée d'un agent cytotoxique que prévue. Tragiquement, quelques enfants hospitalisés n'ont pas survécu dans le passé parce qu'ils ont été traités avec une drogue de thiopurine sans déterminer d'abord ces variations génétiques communes, il s'ajoute.
Parmi les pharmacogenes a étudié ces dernières années par Zhang et Weinshilboum sont SLCO1B1, qui code une protéine qui peut effectuer la prise des drogues telles que des statins et certains agents antidiabétiques oraux (métabolisme et disposition de drogue, DOI : 10.1124/dmd.120.000264). Les paires ont également employé le balayage mutational profond pour identifier des variantes sévèrement préjudiciables dans les gènes CYP2C9 et CYP2C19 qui pourraient avoir comme conséquence le métabolisme diminué de drogue (la Science clinique et de translation, DOI : 10.1111/cts.12758).
« Quand il est apparu clairement que le virus responsable de COVID-19 doit attacher à une cellule et internaliser, et que ces deux protéines [ACE2 et TMPRESS2] jouent un rôle critique dans ce processus… Le Dr. Zhang et moi a décidé de retourner et regarder les variantes moins fréquentes et des variantes d'importance incertaine dans les cadres de lecture ouverts de ces gènes et les caractériser fonctionellement, » Weinshilboum dit.
Le balayage mutational profond a été employé pour étudier les implications fonctionnelles de 433 variantes faux-sens des deux gènes en analysant l'abondance de la protéine codée. Pour ACE2, les rapports de Zhang, la technique ont identifié huit de 127 variantes qui ont déplacé moins de 25% de l'expression de type sauvage de protéine. Pour TMPRESS2, 19 des 157 variantes de l'isoform 1 et 13 de 149 variantes de l'isoform 2 ont fait ainsi. Quatre variantes ACE2 ont montré un 25% ou une plus grande altitude d'expression de protéine.
Zhang avait l'habitude des couleurs-codes pour tracer la stabilité relative des variantes de protéine exprimées par les cellules machinées. Des milliards de points de repères ont été analysés utilisant une série de technologies, y compris le tri de cellules, la génomique moderne, la haute ADN de sortie ordonnançant, et un algorithme d'ordinateur.
La méthodologie pourrait être mise en application pour étudier beaucoup de gènes supplémentaires impliqués dans COVID-19 au delà d'ACE2 et TMPRSS2, indique Zhang. Son espoir est que les « scientifiques et les cliniciens à travers le monde… emploient cette information pour aider leurs patients. »
Ensemble de données divers
On s'attend à ce qu'un consortium international avec l'ordonnancement et les données cliniques sur beaucoup de patients « très à rapidement » évalue l'hypothèse en résultant qui des variations de cellule hôte sont des facteurs de risque pour l'infection COVID-19 et sévérité aussi bien que réponse de la maladie à la thérapie, indique Weinshilboum. « Les variantes communes sont relativement faciles de traiter et important si elles inactivent une protéine ou de te donner plus de elle que la plupart des personnes ont. »
S'il s'avère précieux regarder le centre serveur et pas simplement l'ordre du virus subissant une mutation constamment, Mayo Clinic sera parmi le premiers pour mettre cette approche dans la pratique réelle, Weinshilboum dit. « Nous sommes sortis de notre manière d'être sûrs que les variantes d'importance incertaine que nous traitions n'étions pas simplement des patients européens, » il note également.
L'étude a tapé des données d'ordre d'exome pour 70 000 sujets contenus dans la base de données d'agrégation de génome (gnomAD), 30 000 dont étaient des populations de minorité, dit Weinshilboum. C'étaient principalement Afro-américain et personnes hispaniques, car les données sur un grand nombre d'Asiatiques est ne sont pas encore publiquement - disponibles.
Les prochaines études de résultats utilisant les informations récemment découvertes sur les variantes ACE2 et TMPRESS2 génétiques pourraient indiquer qui est au risque unique pour COVID-19 et devraient donc prendre des précautions spéciales (par exemple, une vaccination plus fréquente) et recevoir les drogues immunomodulatrices si elles deviennent infectées, il dit. Le foyer au commencement serait sur des adultes mais a pu également rapidement décaler au côté pédiatrique.
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