Het SARS-COV-2 coronavirus is verraderlijk en mysterieus. De symptomen van de ziekte die hij veroorzaakt zijn gevarieerd en het portret van zijn typische slachtoffer is helemaal niet zo duidelijk als voorheen. 23andMe gaat zijn unieke genetische database gebruiken om een mogelijk verband tussen het DNA van de patiënt en de kwetsbaarheid voor het virus te identificeren.
Het SARS-COV-2-coronavirus, dat vorig jaar voor het eerst opdook in China, is een agressor van gelijke kansen. Als je een mens bent, wil hij je doordringen. Het lijkt erop dat het virus mensen op dezelfde manier infecteert, ongeacht hun leeftijd, ras of geslacht. Dit is logisch, want dit is een volledig nieuwe ziekteverwekker waartegen niemand immuniteit heeft.
Maar de door het virus veroorzaakte ziekte Covid-19 is onvoorspelbaarder in zijn manifestaties. Heel weinig mensen die besmet zijn, worden daadwerkelijk ziek. Patiënten hebben heel verschillende symptomen. Iemand heeft hoge koorts en hoest. Sommigen hebben maagkrampen en diarree. Iemand verliest zijn eetlust. Iemand houdt op om geuren te onderscheiden. Iemand kan de ziekte overwinnen door thuis te zitten, veel vocht te consumeren en zichzelf te vermaken met tv-shows. En iemand belandt op de intensive care, waar veel buisjes op hem zijn aangesloten, die tevergeefs lucht in zijn zieke longen pompen. Ouderen met chronische ziekten en mannen zijn verantwoordelijk voor de meerderheid van de sterfgevallen. Maar niet altijd. In de Verenigde Staten is een groot percentage van degenen die met ernstige symptomen in het ziekenhuis zijn opgenomen, jonger dan 40 jaar. Kinderen, vooral zuigelingen, zijn ook niet honderd procent beschermd.
Wetenschappers kijken naar verspreide epidemiologische gegevens van hotspots zoals China, Italië en de Verenigde Staten om te begrijpen waardoor deze verschillen zijn veroorzaakt. Ze zoeken naar kenmerken en patronen in de leeftijd van patiënten, hun ras, geslacht, sociaaleconomische status, gedrag en de beschikbaarheid van medische diensten voor hen. Nu graven ze dieper, op zoek naar aanwijzingen in ons DNA.
Maandag lanceerde 23andMe een nieuwe studie om genetische verschillen te identificeren die zouden kunnen verklaren waarom mensen met Covid-19 zo verschillend reageren op infectie. Dit consumentengenomics-bedrijf heeft zich aangesloten bij een reeks nieuwe onderzoeksprojecten die op zoek zijn naar een antwoord op dezelfde vraag. Uit eerder onderzoek blijkt dat bepaalde genvarianten mensen een verhoogd risico geven als ze bepaalde infectieziekten oplopen. Anderen bieden hen bescherming, bijvoorbeeld een mutatie in het CCR5-gen, waardoor de drager immuun is voor hiv. Het is nog te vroeg om te zeggen hoe significant DNA beschermt tegen Covid-19, of vice versa, een persoon kwetsbaar maakt. De verkregen informatie kan echter ooit worden gebruikt om mensen te identificeren die meer risico lopen op infectie,evenals voor een gerichte zoektocht naar nieuwe medicijnen en behandelingen.
"We willen begrijpen hoe onze genen onze reactie op het virus beïnvloeden", zegt Joyce Tung, vice-president onderzoek bij 23andMe. "We hopen dat door het verzamelen van gegevens van mensen die zijn getest en gediagnosticeerd met Covid-19, we in staat zullen zijn om iets te leren over de biologische kenmerken van deze ziekte en de wetenschappelijke gemeenschap zullen helpen om zieken beter te behandelen."
Terwijl andere DNA-onderzoeksbedrijven hun laboratoria hebben omgebouwd en nu mensen testen op Covid, besloot 23andMe om zijn unieke troef te gebruiken - een database van meer dan 10 miljoen klanten, van wie 80% heeft ingestemd met het gebruik van hun genetische informatie en anderen voor onderzoeksdoeleinden. gegevens die ze zelf rapporteerden. Het bedrijf bouwt al een aantal jaren aan deze database, waardoor het eenvoudiger wordt om massa-enquêtes onder potentiële onderzoeksdeelnemers uit te voeren. Als gevolg hiervan bevat elk genetisch profiel honderden fenotypische stukjes informatie, zoals hoeveel sigaretten een cliënt tijdens zijn leven heeft gerookt en of een van zijn familieleden diabetes heeft gehad. De enorme hoeveelheid gegevens die het bedrijf heeft,stelde haar in staat haar zoektocht naar genezing te beginnen en maakte haar een krachtige bron van informatie op het gebied van genetisch onderzoek.
De laatste peiling, gepubliceerd op het 23andMe-klantenportaal, bevat vragen over waar iemand woont, welke sociale afstandsmaatregelen hij volgt, of hij is getest op coronavirus, contact heeft gehad met geïnfecteerde mensen en of er bij hen de diagnose Covid-19 is gesteld. (Alleen Amerikaanse klanten van het bedrijf kunnen deelnemen aan het onderzoek.) 23andMe hoopt honderdduizenden klanten te werven voor het onderzoek, inclusief degenen met de diagnose Covid-19 die negatief zijn getest, griepachtige symptomen hebben, maar die tot nu toe worden getest. niet geslaagd, evenals familieleden van de geïnfecteerden. Bij mensen die positief testen, wordt aanvullend onderzoek gedaan naar de ernst van de ziekte, de manifestatie van symptomen en of ze in het ziekenhuis zijn opgenomen. Dit werd verteld door de hoofdwetenschapper van het bedrijf Adam Auton,die een nieuwe Covid-19-studie leidt. Alle deelnemers worden elke maand uitgenodigd voor een nieuwe enquête met aanvullende vragen, zodat 23andMe nieuwe cases onder respondenten kan identificeren.
Promotie video:
Als het bedrijf voldoende reacties verzamelt van mensen die besmet zijn met Covid-19, voert het onderzoeksteam een statistische analyse uit met de naam Genome-Wide Association Search (GWAS). Deze methode wordt veel gebruikt bij genetisch onderzoek. Tijdens GWAS worden mensen verdeeld in verschillende groepen, in ons geval hoogstwaarschijnlijk op basis van symptomen. Hun DNA-gegevens worden vervolgens gescand om te zien of bepaalde variaties van één letter in de genetische code vaker voorkomen bij mensen met bepaalde symptomen. Als dit vaak genoeg gebeurt, kan met enige zekerheid worden gezegd dat dergelijke variaties verband houden met deze symptomen.
Het is moeilijk te voorspellen welke genen gevonden zullen worden tijdens deze DNA-zoekexpedities. Maar veel van hen zijn waarschijnlijk te vinden in die delen van het genoom die verantwoordelijk zijn voor de immuunrespons van het lichaam, zegt Michael Snyder, hoofd van de afdeling genetica aan de Stanford University en heeft niets te maken met 23andMe en zijn onderzoek. "Over het algemeen weten we dat genetica het verloop van een virale infectie beïnvloedt", zegt hij. - Dit is niets onverwachts, omdat tijdens het historische ontwikkelingsproces mensen in verschillende omgevingsomstandigheden werden blootgesteld aan vrij specifieke ziekteverwekkers. Het is logisch dat verschillende mensen verschillende immuunsystemen hebben. " (Het moet gezegd worden dat een overbeschermende reactie, bekend als hypercytokinemie, veel sterfgevallen heeft veroorzaakt onder patiënten met atypische longontsteking.dat hypercytokinemie ook de oorzaak is van sommige sterfgevallen onder jonge mensen met Covid-19.)
Een andere potentiële kandidaat is een gen voor de ACE2-receptor. Het bevindt zich op het oppervlak van de longen en andere menselijke cellen en is de moleculaire doorgang waardoor SARS-CoV-2 het lichaam binnendringt. Kleine veranderingen in dit gen kunnen het gemakkelijker of moeilijker maken om door bepaalde receptoren te komen. Daarnaast kunnen variaties in de regio van het genoom die de ACE2-receptor in- of uitschakelen ook een rol spelen. Als genen minder actief zijn, produceren menselijke cellen minder receptoren, waardoor het virus ze moeilijker kan vastgrijpen.
Het is te vroeg om te speculeren over de rol die genen spelen bij het bepalen van de uitkomst van de ziekte van Covid-19, zegt Snyder. Maar hij durft te wedden dat projecten zoals die uitgevoerd door 23andMe waarschijnlijk geen enkele genetische variant opleveren die beslist of iemand op de intensive care zal liggen of niet. "Het zou me verbazen als ze iets zo overtuigend vinden als BRCA", zegt Snyder, verwijzend naar een van de krachtigste voorspellers van kanker die wetenschappers hebben gevonden. Mutaties in de BRCA-genen verviervoudigen de kansen van een persoon om bepaalde vormen van borstkanker te ontwikkelen.
Het punt is dat genoombrede zoeken naar associaties een getallenspel is. Het is de beste manier om mutaties te detecteren die terugkeren en weer verschijnen in de hele populatie, die elk slechts een zeer klein effect hebben op de vatbaarheid van een persoon voor ziekten. En aangezien genoombrede associatieonderzoeken meestal worden uitgevoerd op een beperkte set genetische gegevens, zoals die verzameld door 23andMe (een statische weergave van 600.000 genoomlocaties), zijn deze veel voorkomende varianten gemakkelijker te identificeren dan zeldzame.
Het zijn echter zeer zeldzame mutaties die waarschijnlijk de reden zijn voor de extreme blootstelling aan Covid-19, zegt Stephen Chapman, een longarts die werkt als onderzoeker bij het Centre for Human Genetics van Oxford University en niet betrokken is bij het 23andMe-project. Halverwege de jaren 2000 voerde hij de eerste genetische studies uit naar de aanleg van bacteriële longontsteking en ontdekte hij zeldzame mutaties in immuunmediërende genen die anders gezonde kinderen en volwassenen zeer vatbaar maakten voor een bepaalde bacterie die het lichaam binnendringt. Chapman vermoedt dat even zeldzame mutaties die betrokken zijn bij de immuunfunctie en de reactie op ontstekingen, op IC-bedden worden geplaatst voor jonge, gezonde mensen die geen andere risicofactoren hebben. "Naar mijn mening is dit een ernstig nadeel van GWAS,hij zegt. "Genoombrede associatieonderzoeken zien deze zeldzame, ziekteverwekkende mutaties over het hoofd."
Om ze te vinden, moeten bloedonderzoeken worden gedaan bij niet-standaardpatiënten en moeten hun volledige genomen worden sequencen. Als we het DNA ontcijferen van een jongvolwassene die is aangesloten op kunstmatige longventilatie, is het mogelijk dat een unieke genetische aanleg voor Covid-19 kan worden onthuld. Aan de andere kant kan het DNA van oudere mensen bij wie coronavirus en Covid-19 zijn gediagnosticeerd, maar geen symptomen hebben, beschermende mutaties bevatten die beschermen tegen de meest ernstige vormen van de ziekte.
Meer dan 90 van dergelijke sequencingprojecten zijn al aan de gang in wetenschappelijke laboratoria over de hele wereld, en wetenschappers haasten zich om de ziekte te begrijpen waaraan wereldwijd meer dan 76.000 mensen zijn overleden. Enkele van de projecten zijn langdurige genetische studies in de bevolking, waaraan al lange tijd duizenden vrijwilligers deelnemen. Het IJslandse bedrijf DeCODE Genetics, dat al decennia lang gegevens verzamelt over de genomen en gezondheid van 364.000 inwoners van dit eilandland, heeft van de overheid toestemming gekregen om de testresultaten voor Covid-19 te publiceren. Er zijn ook nieuwe onderzoeken die uitsluitend onder Covid-19-patiënten worden uitgevoerd. Om alle genetische gegevens van verschillende onderzoeksteams te combineren,Wetenschappers van de Universiteit van Helsinki hebben onlangs een verrekenkantoor opgericht met de naam Covid-19 Carrier Genetics. Naarmate er meer gegevens naar voren komen, worden statistieken overtuigender en betrouwbaarder, en tegelijkertijd neemt de hoop toe dat er mutaties kunnen worden gevonden die de impact van een nieuwe ziekte op een persoon kunnen veranderen, evenals het proces van de strijd van de mensheid ertegen.
Maar het is nauwelijks de moeite waard om te verwachten dat we in de nabije toekomst een genetische scorekaart van vatbaarheid voor Covid-19 zullen ontvangen. Chapman zegt dat het waarschijnlijk is dat deze onderzoeken niet in staat zullen zijn om gevoelige mensen op basis van hun DNA te identificeren. In plaats daarvan zullen we gewoon een beter begrip krijgen van de moleculaire routes waardoor de meest ernstige vormen van Covid-19 ontstaan. "Dit is een volledig nieuwe en verwoestende ziekte bij de mens, en we moeten dringend de biologie ervan begrijpen", legt Chapman uit. Door genen te isoleren die verschillende immuunresponsen reguleren, zal dit helpen bepalen wat er precies met nieuwe medicijnen moet worden behandeld, en zullen artsen doelgerichter en gerichter de behandeling van individuele patiënten kunnen benaderen. "GWAS en sequencing van het hele genoom kunnen hier een zeer waardevolle rol spelen", merkt Chapman op.
Leeftijd, eerdere gezondheidsproblemen, vroege testen en kwaliteitszorg zullen allemaal centraal staan bij het bepalen wie zal overleven en wie zal sterven aan Covid-19. Maar waarschijnlijk speelt DNA ook een rol bij het beïnvloeden van de uitkomst van de ziekte. En hier moeten we nog veel leren en ontdekken.
Megan MOLTENI