Comunidad de investigación de la atención COVID-19: Mayo Clinic ha hecho un descubrimiento que podría ayudar a explicar porqué algunas personas que consiguen infectadas con el virus SARS-CoV-2 para sufrir gravemente mientras que otras sienten solamente suavemente enfermas. La hipótesis que se probará es si un aumento en la expresión de la proteína controlada por las variantes genéticas ACE2 y TMPRESS2 pudo dar lugar a la susceptibilidad COVID-19 y a la severidad elevadas mientras que una disminución pudo tener un efecto protector, según Richard Weinshilboum, M.D., farmacólogo en el centro para la medicina Individualized en Mayo Clinic.
La metodología tardó dos años para convertirse, una tarea que correspondió a Lingxin Zhang, Ph.D., investigador en el programa de Pharmacogenomics del centro. El trabajo preparatorio implicado adaptando células tales que un marco de lectura abierto (ORF) se podría parquear en células individuales y marcó con etiqueta de modo que los cambios en aminoácidos codificados por variantes de la significación incierta fueran expresados, un ejercicio celular complejo de la ingeniería y de la bioinformática logrado en colaboración con de cómputo y la DNA que ordena a expertos en Mayo Clinic.
En un estudio que publicó recientemente en la genética molecular humana (DOI: 10.1093/hmg/ddac157), Zhang utilizó la alta producción que ordenaba y que clasificaba de las células para determinar exactamente que las variantes dañaban y que eran técnica del not-a ella se habían aplicado previamente a los genes pharmacogenetic comunes tales como CYP2C9, CYP2C19 y SLC01B1. El acercamiento de exploración mutacional profundo utiliza “un sistema célula-basado del cojín de aterrizaje” diseñado para analizar centenares de variantes sin sentido del ORF del gen en un paralelo y una moda escalable.
Después de que el pandémico COVID-19 pegara, éste la misma plataforma fue utilizado para examinar ACE2 y TMPRESS2, protagonistas en la entrada SARS-CoV-2 en las células huesped. La información ahora se está poniendo a disposición los investigadores con el acceso a las cantidades extensas de datos pacientes de los resultados para explorar las implicaciones clínicas, dice Weinshilboum.
El pivote
Para la última década, el pharmacogenomics se ha integrado en el historial médico electrónico (SU) a través del centro de Mayo para la medicina Individualized, que financió el estudio de la genética. La envían los doctores las alarmas vía cuando escriben una prescripción para ninguno de más de 20 drogas cuyos efectos han conocido influencias genéticas, Weinshilboum dice, incitándolas considerar pruebas genéticas.
Se ha sabido por algún tiempo que cuando la medicación del thiopurine es considerada, por ejemplo de tratar leucemia de la niñez, las pruebas genéticas son una buena idea desde el gen de TPMT proporcionan las instrucciones para hacer la enzima (methyltransferase del thiopurine) que analiza tales drogas, dicen Weinshilboum. Si no, la gente que es genético TPMT deficientes podría terminar para arriba con una concentración diez veces más alta de un agente citotóxico que prevista. Trágico, algunos niños hospitalizados no sobrevivieron en el pasado porque los trataron con una droga del thiopurine sin primero la prueba para estas variaciones genéticas comunes, él añaden.
Entre los pharmacogenes estudió estos últimos años por Zhang y Weinshilboum es SLCO1B1, que codifica una proteína que pueda afectar la absorción de drogas tales como statins y ciertos agentes antidiabéticos orales (metabolismo y disposición de la droga, DOI: 10.1124/dmd.120.000264). Los pares también han utilizado la exploración mutacional profunda para identificar variantes seriamente perjudiciales en los genes CYP2C9 y CYP2C19 que podrían dar lugar al metabolismo disminuido de la droga (ciencia clínica y de translación, DOI: 10.1111/cts.12758).
“Cuando se ponía de manifiesto que el virus responsable de COVID-19 tiene que atar a una célula e internar, y que estas dos proteínas [ACE2 y TMPRESS2] desempeñan un papel crítico en ese proceso… El Dr. Zhang y yo decidía volver y mirar las variantes menos frecuentes y las variantes de la significación incierta en los marcos de lectura abiertos de estos genes y caracterizarlos funcionalmente,” Weinshilboum dice.
La exploración mutacional profunda fue utilizada para estudiar las implicaciones funcionales de 433 variantes sin sentido de los dos genes analizando la abundancia de la proteína codificada. Para ACE2, los informes de Zhang, la técnica identificaron ocho de 127 variantes que desplazaron menos el de 25% del salvaje-tipo expresión de la proteína. Para TMPRESS2, 19 de las 157 variantes del isoform 1 y 13 de 149 variantes del isoform 2 hicieron tan. Cuatro variantes ACE2 exhibieron un 25% o una mayor elevación de la expresión de la proteína.
Zhang utilizó la codificación policromática para trazar la estabilidad relativa de las variantes de la proteína expresadas por las células dirigidas. Los mil millones de puntos de referencias eran analizados usando una serie de tecnologías, incluyendo la clasificación de la célula, la genómica moderna, la alta DNA de la producción que ordenaba, y un algoritmo del ordenador.
La metodología se podría ejecutar para estudiar muchos genes adicionales implicados en COVID-19 más allá de ACE2 y TMPRSS2, dice a Zhang. Su esperanza es que los “científicos y los clínicos a través del mundo… utilizan esta información para ayudar a sus pacientes.”
Grupo de datos diverso
Se espera que un consorcio internacional con la secuencia y datos clínicos sobre muchos pacientes a “muy rápidamente” pruebe la hipótesis resultante que variaciones de la célula huesped sean factores de riesgo para la infección COVID-19 y severidad así como respuesta de la enfermedad a la terapia, dice Weinshilboum. Las “variantes comunes son relativamente fáciles tratar de e importante si desactivan una proteína o darle más de ella que la mayoría de la gente tiene.”
Si demuestra valioso mirar el anfitrión y no apenas la secuencia del virus constantemente que se transforma, Mayo Clinic estará entre el primer para poner ese acercamiento en práctica del mundo real, Weinshilboum dice. “Salimos de nuestra manera de estar seguros que las variantes de la significación incierta que tratábamos de no éramos apenas de pacientes europeos,” él también observan.
El estudio golpeó ligeramente los datos de la secuencia del exome para 70.000 temas contenidos en la base de datos de la agregación del genoma (gnomAD), 30.000 cuyo eran de poblaciones minoritarias, dice Weinshilboum. Éstos eran individuos predominante afroamericanos e hispánicos, pues los datos sobre un gran número de asiáticos del este no están todavía público - disponibles.
Los estudios próximos de los resultados usando la información newfound sobre las variantes genéticas ACE2 y TMPRESS2 pudieron revelar quién está en el riesgo único para COVID-19 y deben por lo tanto tomar las precauciones especiales (e.g., una vacunación más frecuente) y recibir las drogas inmunomoduladores si se infectan, él dice. El foco estaría en adultos pero podía inicialmente también desplazar rápidamente al lado pediátrico.
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