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

© 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.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах