Sekvenuodami ir analizuodami žmonių genomus, galime ieškoti DNR kodo (genotipo) skirtumų arba atmainų kitose populiacijose, galinčiose turėti įtakos stebimiems fenotipams. Fenotipo pavyzdys – individo polinkis į tam tikras ligas, pavyzdžiui COVID-19.
2020 m. Davidas Ellinghausas bei Erola Pairo-Castineira atliko dvi skirtingas viso genomo sąsajų studijas (GWAS) ir trečiojoje chromosomoje nustatė tam tikrą DNR sritį, susijusią su sunkiomis COVID-19 ligos formomis. Tačiau iš šių pirmųjų tyrimų nebuvo aišku, kaip ši DNR sritis lemia padidėjusią riziką. Nauji Oksfordo universiteto profesorių Jameso Davieso ir Jimo Hugheso tyrimai, publikuoti žurnale „Nature Genetics“, buvo atlikti pasitelkus dirbtinį intelektą.
Tyrėjai teigia, kad iki šiol buvo sunku analizuoti genetinį signalą trečiojoje chromosomoje, nes jis susijęs su genomo dalimi, kuri dažnai vadinama „tamsiąja medžiaga“ arba „šiukšline DNR“. Ši DNR dalis tokius pavadinimus užsitarnavo dėl to, kad joje yra intronų – genų, kurie nekoduoja jokių baltymų. Daugelį metų šios nekoduojančios srities paskirtis buvo neaiški, tačiau vis daugiau tyrimų rodo jos svarbą genų reguliavime, t. y. tam tikrų genų „įjungimui“ ir „išjungimui“. Todėl šio regiono atmainos lemia genų, išreiškiamų konkrečiose ląstelėse, skirtumus.
Genų raiškos tyrimas atsižvelgiant į erdvinį kontekstą
J.Daviesas su kolegomis išmokė dirbtinio intelekto sistemą analizuoti didelius kiekius genetinių duomenų, gautų iš šimtų skirtingų organizmo ląstelių tipų – ir nustatė, kad signalas greičiausiai veikia plaučių ląsteles.
„Nustatėme, kad padidėjusi rizika atsiranda ne dėl skirtumo baltymą koduojančiame gene, o dėl skirtumo DNR, kuri gamina tam tikrą „jungiklį“, „įjungiantį“ geną. Daug sunkiau aptikti geną, kuris yra paveiktas tokio netiesioginio poveikio“, – pranešime spaudai sakė J.Hughesas.
Genas, kurį reguliuoja trečiojoje chromosomoje esanti seka, yra į leucino užtrauktuką panašus transkripcijos veiksnys LZTFL1, kuris mokslininkų komandą „nustebino“ – nes praeityje nebuvo plačiai tyrinėtas. Jie atliko erdvinę transkriptominę analizę – tai naujoviškas metodas, leidžiantis išmatuoti genų aktyvumą konkrečiame audinio mėginyje (šiuo atveju – COVID-19 sergančių pacientų plaučių biopsijos). Analizės metu buvo aptikti signalai, susiję su infekciniu atsaku, vadinamu epitelio-mezenchiminiu perėjimu (EMT), kurį reguliuoja LZTFL1. Ši išvada galėtų paaiškinti ryšį tarp genetinių signalų trečiojoje chromosomoje ir padidėjusios sunkios ligos rizikos atmainos nešiotojams.
„Didesnis LZTFL1 kiekis gali atitolinti teigiamą ūmaus EMT atsako poveikį, blokuodamas ACE2 ir TMPRSS2 kiekio sumažėjimą ir (arba) sulėtindamas EMT skatinamą audinių atstatymą. Reikia toliau tirti galimą LZTFL1 ir EMT vaidmenį plaučių patogenezėje“, – teigia autoriai.
Oficialiame Kembridžo universiteto pranešime spaudai tyrėjai teigia, kad nenumato, jog atmaina galėtų paveikti organizmo atsaką į vakciną, nes ji veikia kvėpavimo takus ir plaučius išklojančias ląsteles, o ne imuninę sistemą.
Prioritetinių asmenų skiepijimas
Šio tyrimo rezultatai gali turėti svarbios reikšmės kuriant naujus COVID-19 gydymo būdus. „Mūsų atrastas genetinis veiksnys paaiškina, kodėl kai kurie žmonės labai sunkiai suserga užsikrėtę koronavirusine infekcija. Jis rodo, kad labai svarbu, kaip plaučiai reaguoja į infekciją. Tai svarbu, nes dauguma gydymo metodų daugiausia dėmesio skiria imuninės sistemos reakcijos į virusą pakeitimui“, – sakė J.Daviesas.
Be to, galima būtų lengviau numatyti, kam gresia didesnė rizika susirgti. Penkiolika procentų europiečių kilmės asmenų turi padidintos rizikos geno versiją, o Pietų Azijoje tokių žmonių yra net 60 proc. Londono karališkojo koledžo profesorė emeritė Frances Filter sako: „Tai labai įdomi publikacija. Skirtumai tarp sunkių ligų ir mirties rizikos skirtingose etninėse grupėse iš dalies buvo grindžiami jų socialiniais ir ekonominiais skirtumais – tačiau akivaizdu, kad tai nepilnas paaiškinimas“.
„Įrodyta, kad santykinai netyrinėtas genas LZTFL1 tapo kandidatu į priežastinį geną, galintį turėti įtakos tam, kad kai kuriose populiacijose dėl COVID-19 kvėpavimo nepakankamumo rizika padidėja du kartus. Tai didelis žingsnis į priekį, siekiant suprasti skirtingą kai kurių asmenų polinkį į sunkias ligas ir mirtį“, – teigia ji.
Šis tyrimas taip pat gali būti panaudotas skatinant žmones skiepytis. Nors negalime tiesiogiai pakeisti savo genetinio kodo, galėtume teikti pirmenybę skiepydami tuos, kuriems genetinis signalas yra būdingas, ir panaudoti vakciną tam, kada neutralizuotume padidėjusią riziką.
„Pietų Azijos gyventojų grupėse skiepijimasis vakcina buvo spartus, tačiau šis tyrimas tik patvirtina faktą, kad norint maksimaliai padidinti apsaugą – o imunitetetui silpnėjant, sumažinti riziką – svarbu jau dabar pasiskiepyti papildomomis dozėmis“, – sako Kembridžo universiteto MRC Epidemiologijos padalinio vyresnysis klinikinių tyrimų bendradarbis daktaras Raghibas Ali.
Parengta pagal „Technology Networks“.
