Das SARS-COV-2-Coronavirus ist heimtückisch und mysteriös. Die Symptome der Krankheit, die er verursacht, sind vielfältig, und das Porträt seines typischen Opfers ist überhaupt nicht so offensichtlich, wie es vorher schien. 23andMe wird seine einzigartige genetische Datenbank verwenden, um einen möglichen Zusammenhang zwischen der DNA des Patienten und der Anfälligkeit für das Virus zu identifizieren.
Das SARS-COV-2-Coronavirus, das letztes Jahr erstmals in China aufgetaucht ist, ist ein Aggressor für Chancengleichheit. Wenn Sie ein Mensch sind, möchte er Sie durchdringen. Es scheint, dass das Virus Menschen unabhängig von Alter, Rasse oder Geschlecht auf die gleiche Weise infiziert. Dies ist logisch, da dies ein völlig neuer Erreger ist, gegen den niemand immun ist.
Die virusbedingte Covid-19-Krankheit ist jedoch in ihren Erscheinungsformen unvorhersehbarer. Sehr wenige Menschen, die infiziert sind, werden tatsächlich krank. Patienten haben sehr unterschiedliche Symptome. Jemand hat hohes Fieber und Husten. Einige haben Magenkrämpfe und Durchfall. Jemand verliert den Appetit. Jemand hört auf, Gerüche zu unterscheiden. Jemand kann die Krankheit überwinden, indem er zu Hause sitzt, viel Flüssigkeit konsumiert und sich mit Fernsehsendungen vergnügt. Und jemand landet auf der Intensivstation, wo viele Schläuche mit ihm verbunden sind, die erfolglos Luft in seine kranken Lungen pumpen. Ältere Menschen mit chronischen Krankheiten und Männer sind für die meisten Todesfälle verantwortlich. Aber nicht immer. In den Vereinigten Staaten ist ein großer Prozentsatz derjenigen, die mit schweren Symptomen ins Krankenhaus eingeliefert wurden, jünger als 40 Jahre. Kinder, insbesondere Säuglinge, sind ebenfalls nicht hundertprozentig geschützt.
Wissenschaftler untersuchen verstreute epidemiologische Daten von Hotspots wie China, Italien und den Vereinigten Staaten, um zu verstehen, was diese Unterschiede verursacht hat. Sie suchen nach Merkmalen und Mustern im Alter der Patienten, ihrer Rasse, ihres Geschlechts, ihres sozioökonomischen Status, ihres Verhaltens und der Verfügbarkeit medizinischer Dienstleistungen für sie. Jetzt graben sie tiefer und versuchen, Hinweise in unserer DNA zu finden.
Am Montag startete 23andMe eine neue Studie, um genetische Unterschiede zu identifizieren, die erklären könnten, warum Menschen mit Covid-19 so unterschiedlich auf Infektionen reagieren. Dieses Unternehmen für Konsumgenomik hat sich einer Reihe neuer Forschungsprojekte angeschlossen, um eine Antwort auf dieselbe Frage zu finden. Frühere Untersuchungen zeigen, dass bestimmte Genvarianten das Risiko für Menschen erhöhen, wenn sie sich mit bestimmten Infektionskrankheiten infizieren. Andere bieten ihnen Schutz, beispielsweise eine Mutation im CCR5-Gen, die den Träger immun gegen HIV macht. Es ist noch zu früh zu sagen, wie stark DNA vor Covid-19 schützt oder umgekehrt, was eine Person verwundbar macht. Die erhaltenen Informationen können jedoch eines Tages verwendet werden, um Personen zu identifizieren, bei denen ein höheres Infektionsrisiko besteht.sowie für eine gezielte Suche nach neuen Medikamenten und Behandlungen.
"Wir möchten verstehen, wie unsere Gene unsere Reaktion auf das Virus beeinflussen", sagte Joyce Tung, Vizepräsidentin für Forschung bei 23andMe. "Wir hoffen, dass wir durch das Sammeln von Daten von Personen, die mit Covid-19 getestet und diagnostiziert wurden, etwas über die biologischen Eigenschaften dieser Krankheit lernen und der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen können, Kranke besser zu behandeln."
Während andere DNA-Forschungsunternehmen ihre Labors umgebaut haben und nun Menschen auf Covid testen, entschied sich 23andMe für die Nutzung seines einzigartigen Vermögenswerts - einer Datenbank mit mehr als 10 Millionen Kunden, von denen 80% zugestimmt haben, ihre genetischen Informationen und andere für Forschungszwecke zu verwenden. Daten, die sie selbst gemeldet haben. Das Unternehmen baut diese Datenbank seit mehreren Jahren auf, was die Durchführung von Massenumfragen unter potenziellen Forschungsteilnehmern erleichtert. Infolgedessen enthält jedes genetische Profil Hunderte von phänotypischen Informationen, z. B. wie viele Zigaretten ein Kunde in seinem Leben geraucht hat und ob einer seiner Verwandten Diabetes hatte. Die riesige Datenmenge, über die das Unternehmen verfügt,erlaubte ihr, ihre Suche nach einem Heilmittel zu beginnen und machte sie zu einer mächtigen Informationsquelle auf dem Gebiet der Genforschung.
Die jüngste Umfrage, die auf dem 23andMe-Kundenportal veröffentlicht wurde, enthält Fragen dazu, wo eine Person lebt, welche sozialen Distanzierungsmaßnahmen sie befolgt, ob sie auf Coronavirus getestet wurde, Kontakt zu infizierten Personen hatte und ob bei ihnen Covid-19 diagnostiziert wurde. (Nur US-Kunden des Unternehmens können an der Umfrage teilnehmen.) 23andMe hofft, Hunderttausende seiner Kunden für die Studie zu gewinnen, einschließlich derjenigen, bei denen Covid-19 diagnostiziert wurde, die negativ getestet wurden, grippeähnliche Symptome aufweisen, aber bisher getestet werden. nicht bestanden, sowie Familienmitglieder der Infizierten. Für Personen, die positiv getestet wurden, wird eine zusätzliche Umfrage über die Schwere der Krankheit, die Manifestation von Symptomen und die Frage durchgeführt, ob sie ins Krankenhaus eingeliefert wurden. Dies sagte der Chefwissenschaftler der Firma Adam Auton,Das führt eine neue Covid-19-Studie. Alle Teilnehmer werden jeden Monat zu einer neuen Umfrage mit zusätzlichen Fragen eingeladen, damit 23andMe neue Fälle unter den Befragten identifizieren kann.
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Wenn das Unternehmen genügend Antworten von mit Covid-19 infizierten Personen sammelt, führt sein Forschungsteam eine statistische Analyse mit dem Namen Genome-Wide Association Search (GWAS) durch. Diese Methode ist in der Genforschung weit verbreitet. Während der GWAS werden die Menschen in verschiedene Gruppen eingeteilt, in unserem Fall höchstwahrscheinlich aufgrund der Symptome. Ihre DNA-Daten werden dann gescannt, um festzustellen, ob bestimmte Einzelbuchstabenvariationen im genetischen Code bei Menschen mit bestimmten Symptomen häufiger auftreten. Wenn dies oft genug vorkommt, kann mit einiger Sicherheit gesagt werden, dass solche Variationen mit diesen Symptomen verbunden sind.
Es ist schwierig vorherzusagen, welche Gene während dieser DNA-Suchexpeditionen gefunden werden. Aber viele von ihnen sind wahrscheinlich in den Teilen des Genoms zu finden, die für die Immunantwort des Körpers verantwortlich sind, sagt Michael Snyder, der die Abteilung für Genetik an der Stanford University leitet und nichts mit 23andMe und seiner Forschung zu tun hat. "Im Allgemeinen wissen wir, dass die Genetik den Verlauf einer Virusinfektion beeinflusst", sagt er. - Daran ist nichts Unerwartetes, da im Verlauf der historischen Entwicklung Menschen unter verschiedenen Umweltbedingungen ganz bestimmten Krankheitserregern ausgesetzt waren. Es ist sinnvoll, dass verschiedene Menschen unterschiedliche Immunsysteme haben. “(Es muss gesagt werden, dass eine übermäßige Schutzreaktion, bekannt als Hyperzytokinämie, bei Patienten mit atypischer Pneumonie viele Todesfälle verursacht hat. Diese Hyperzytokinämie ist auch die Ursache für einige Todesfälle bei jungen Menschen mit Covid-19.)
Ein weiterer potenzieller Kandidat ist ein Gen für den ACE2-Rezeptor. Es befindet sich auf der Oberfläche der Lunge und anderer menschlicher Zellen und ist der molekulare Durchgang, durch den SARS-CoV-2 in den Körper gelangt. Kleine Veränderungen in diesem Gen können es einfacher oder schwieriger machen, durch bestimmte Rezeptoren zu gelangen. Darüber hinaus können auch Variationen in der Region des Genoms eine Rolle spielen, die den ACE2-Rezeptor ein- oder ausschalten. Wenn Gene weniger aktiv sind, produzieren menschliche Zellen weniger Rezeptoren, was es für das Virus schwieriger macht, sie zu erfassen.
Es ist zu früh, um über die Rolle zu spekulieren, die Gene bei der Bestimmung des Ergebnisses der Covid-19-Krankheit spielen, sagt Snyder. Er ist jedoch bereit zu wetten, dass Projekte wie die von 23andMe wahrscheinlich keine einzige genetische Variante liefern, die entscheidet, ob eine Person auf der Intensivstation sein wird oder nicht. "Ich wäre überrascht, wenn sie etwas finden, das so überzeugend ist wie BRCA", sagt Snyder und bezieht sich auf einen der stärksten Prädiktoren für Krebs, den Wissenschaftler gefunden haben. Mutationen in den BRCA-Genen vervierfachen die Chancen einer Person, bestimmte Formen von Brustkrebs zu entwickeln.
Der Punkt ist, dass die genomweite Assoziationssuche ein Spiel mit Zahlen ist. Dies ist der beste Weg, um Mutationen zu erkennen, die in der gesamten Bevölkerung wiederkehren und wieder auftreten und jeweils nur einen sehr geringen Einfluss auf die Krankheitsanfälligkeit einer Person haben. Und da eine genomweite Assoziationssuche normalerweise auf einem begrenzten Satz genetischer Daten basiert, wie sie beispielsweise von 23andMe gesammelt wurden (eine statische Ansicht von 600.000 Genompositionen), sind diese häufigen Varianten leichter zu identifizieren als seltene.
Sehr seltene Mutationen dürften jedoch der Grund für eine extreme Exposition gegenüber Covid-19 sein, sagt Stephen Chapman, ein Lungenarzt, der als Forscher am Zentrum für Humangenetik der Universität Oxford arbeitet und nicht am 23andMe-Projekt beteiligt ist. Mitte der 2000er Jahre führte er die ersten genetischen Studien zur Veranlagung für bakterielle Lungenentzündungen durch und entdeckte seltene Mutationen in immunvermittelten Genen, die ansonsten gesunde Kinder und Erwachsene sehr anfällig für den Eintritt eines bestimmten Bakteriums machten. Chapman vermutet, dass ebenso seltene Mutationen, die an der Immunfunktion und der Reaktion auf Entzündungen beteiligt sind, für junge, gesunde Menschen ohne andere Risikofaktoren auf Intensivbetten gebracht werden. „Meiner Meinung nach ist dies ein schwerwiegender Nachteil von GWAS.er sagt. "Genomweite Assoziationssuchen übersehen diese seltenen, krankheitsverursachenden Mutationen."
Um sie zu finden, müssen Blutuntersuchungen bei Nicht-Standard-Patienten durchgeführt und ihr gesamtes Genom sequenziert werden. Wenn wir die DNA eines jungen Erwachsenen entschlüsseln, der mit künstlicher Lungenbeatmung verbunden ist, ist es möglich, dass Covid-19 eine einzigartige genetische Veranlagung aufweist. Andererseits kann die DNA älterer Menschen, bei denen Coronavirus und Covid-19 diagnostiziert wurden, jedoch keine Symptome aufweisen, Schutzmutationen enthalten, die vor den schwersten Formen der Krankheit schützen.
Mehr als 90 solcher Sequenzierungsprojekte laufen bereits in wissenschaftlichen Labors auf der ganzen Welt, und Wissenschaftler beeilen sich, die Krankheit zu verstehen, an der weltweit mehr als 76.000 Menschen gestorben sind. Einige der Projekte sind genetische Langzeitstudien in der Bevölkerung, an denen seit langem Tausende von Freiwilligen teilnehmen. Das isländische Unternehmen DeCODE Genetics, das seit Jahrzehnten Daten über das Genom und die Gesundheit von 364.000 Einwohnern dieses Insellandes sammelt, hat die Genehmigung der Regierung erhalten, die Ergebnisse von Tests für Covid-19 zu veröffentlichen. Es gibt auch neue Studien, die ausschließlich bei Covid-19-Patienten durchgeführt werden. Um alle genetischen Daten verschiedener Forschungsteams zu kombinieren,Wissenschaftler der Universität Helsinki haben kürzlich eine Clearingstelle namens Covid-19 Carrier Genetics eingerichtet. Je mehr Daten auftauchen, desto überzeugender und zuverlässiger werden die Statistiken, und gleichzeitig wächst die Hoffnung, dass Mutationen gefunden werden können, die die Auswirkungen einer neuen Krankheit auf den Menschen sowie den Prozess des Kampfes der Menschheit dagegen verändern können.
Es ist jedoch kaum zu erwarten, dass wir in naher Zukunft eine genetische Scorecard für die Anfälligkeit für Covid-19 erhalten. Chapman sagt, es ist wahrscheinlich, dass diese Studien nicht in der Lage sind, anfällige Personen anhand ihrer DNA zu identifizieren. Vielmehr werden wir einfach ein besseres Verständnis der molekularen Wege gewinnen, über die die schwersten Formen von Covid-19 entstehen. "Dies ist eine völlig neue und verheerende menschliche Krankheit, und wir müssen dringend ihre Biologie verstehen", erklärt Chapman. Durch die Isolierung von Genen, die unterschiedliche Immunantworten regulieren, kann ermittelt werden, was genau mit neuen Medikamenten behandelt werden muss, und Ärzte können die Behandlung einzelner Patienten gezielter und spezifischer angehen. „GWAS und die Sequenzierung des gesamten Genoms können hier eine sehr wertvolle Rolle spielen“, bemerkt Chapman.
Das Alter, frühere Gesundheitsprobleme, frühzeitige Tests und eine qualitativ hochwertige Versorgung werden von zentraler Bedeutung sein, um zu bestimmen, wer überleben und wer an Covid-19 sterben wird. Aber DNA spielt wahrscheinlich auch eine Rolle bei der Beeinflussung des Krankheitsverlaufs. Und hier müssen wir noch viel lernen und herausfinden.
Megan MOLTENI
