Il coronavirus SARS-COV-2 è insidioso e misterioso. I sintomi della malattia che provoca sono vari e il ritratto della sua tipica vittima non è affatto così ovvio come sembrava prima. 23andMe utilizzerà il suo database genetico unico per identificare un possibile legame tra il DNA dei pazienti e la vulnerabilità al virus.
Il coronavirus SARS-COV-2, emerso per la prima volta l'anno scorso in Cina, è un aggressore per le pari opportunità. Se sei un essere umano, lui vuole penetrarti. Sembra che il virus infetti le persone allo stesso modo indipendentemente dalla loro età, razza o sesso. Questo è logico, poiché si tratta di un agente patogeno completamente nuovo dal quale nessuno ha l'immunità.
Ma la malattia Covid-19 causata dal virus è più imprevedibile nelle sue manifestazioni. Pochissime persone infette si ammalano effettivamente. I pazienti hanno sintomi molto diversi. Qualcuno ha la febbre alta e la tosse. Alcuni hanno crampi allo stomaco e diarrea. Qualcuno sta perdendo l'appetito. Qualcuno smette di distinguere gli odori. Qualcuno è in grado di superare la malattia sedendosi a casa, consumando molti liquidi e dilettandosi con programmi televisivi. E qualcuno finisce in terapia intensiva, dove molti tubi sono collegati a lui, che pompano aria senza successo nei suoi polmoni malati. Gli anziani con malattie croniche e gli uomini rappresentano la maggior parte dei decessi. Ma non sempre. Negli Stati Uniti, una grande percentuale di coloro che sono ricoverati in ospedale con sintomi gravi ha meno di 40 anni. Anche i bambini, in particolare i neonati, non sono protetti al cento per cento.
Gli scienziati stanno esaminando dati epidemiologici sparsi da hotspot come Cina, Italia e Stati Uniti per capire cosa ha causato queste differenze. Cercano caratteristiche e modelli nell'età dei pazienti, la loro razza, sesso, stato socio-economico, comportamento e disponibilità di servizi medici per loro. Ora stanno scavando più a fondo, cercando di trovare indizi nel nostro DNA.
Lunedì 23andMe ha lanciato un nuovo studio per identificare le differenze genetiche che potrebbero spiegare perché le persone con Covid-19 hanno reazioni così diverse alle infezioni. Questa azienda di genomica dei consumatori si è unita a una serie di nuovi progetti di ricerca che cercano una risposta alla stessa domanda. Ricerche precedenti mostrano che alcune varianti genetiche mettono le persone a maggior rischio quando contraggono determinate malattie infettive. Altri forniscono loro protezione, ad esempio, una mutazione nel gene CCR5, che rende il portatore immune all'HIV. È troppo presto per dire quanto il DNA protegga in modo significativo dal Covid-19, o viceversa, renda una persona vulnerabile. Tuttavia, le informazioni ottenute un giorno possono essere utilizzate per identificare le persone che sono più a rischio di infezione,oltre che per una ricerca mirata di nuovi farmaci e cure.
"Vogliamo capire come i nostri geni influenzano la nostra risposta al virus", ha affermato Joyce Tung, vicepresidente della ricerca presso 23andMe. "Ci auguriamo che raccogliendo dati da persone che sono state testate e diagnosticate con Covid-19, saremo in grado di imparare qualcosa sulle caratteristiche biologiche di questa malattia e aiutare la comunità scientifica a trattare i pazienti con maggiore successo".
Mentre altre società di ricerca sul DNA hanno convertito i loro laboratori e stanno ora testando le persone per Covid, 23andMe ha deciso di utilizzare la sua risorsa unica: un database di oltre 10 milioni di clienti, l'80% dei quali ha accettato di utilizzare le proprie informazioni genetiche e altri per scopi di ricerca. dati che loro stessi hanno segnalato. L'azienda costruisce questo database da diversi anni, il che rende più facile condurre indagini di massa tra i potenziali partecipanti alla ricerca. Di conseguenza, ogni profilo genetico include centinaia di informazioni fenotipiche, come quante sigarette un cliente ha fumato nella sua vita e se qualcuno dei suoi parenti ha avuto il diabete. L'enorme quantità di dati di cui dispone l'azienda,le ha permesso di iniziare la sua ricerca di una cura e l'ha resa una potente fonte di informazioni nel campo della ricerca genetica.
L'ultimo sondaggio, pubblicato sul portale clienti 23andMe, include domande su dove vive una persona, quali misure di allontanamento sociale seguono, se sono stati testati per il coronavirus, hanno avuto contatti con persone infette e se sono stati diagnosticati con Covid-19. (Solo i clienti statunitensi dell'azienda possono partecipare al sondaggio.) 23andMe spera di reclutare centinaia di migliaia di clienti per lo studio, compresi quelli con diagnosi di Covid-19 che sono risultati negativi, che hanno sintomi simil-influenzali, ma che sono stati testati finora. non sono passati, così come i familiari dei contagiati. Per le persone che risultano positive al test, verrà condotto un ulteriore sondaggio sulla gravità della malattia, la manifestazione dei sintomi e se sono stati ricoverati in ospedale. Lo ha detto il capo scienziato della compagnia Adam Auton,che sta conducendo un nuovo studio Covid-19. Tutti i partecipanti saranno invitati ogni mese a un nuovo sondaggio con domande aggiuntive, in modo che 23andMe possa identificare nuovi casi tra gli intervistati.
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Se l'azienda raccoglie un numero sufficiente di risposte da persone infettate da Covid-19, il suo team di ricerca condurrà un'analisi statistica chiamata Genome-Wide Association Search (GWAS). Questo metodo è ampiamente utilizzato nella ricerca genetica. Durante GWAS, le persone sono divise in diversi gruppi, nel nostro caso, molto probabilmente, in base ai sintomi. I loro dati sul DNA vengono quindi scansionati per vedere se alcune variazioni di una singola lettera nel codice genetico sono più comuni tra le persone con determinati sintomi. Se ciò accade abbastanza spesso, si può affermare con un certo grado di certezza che tali variazioni sono associate a questi sintomi.
È difficile prevedere quali geni verranno trovati durante queste spedizioni di ricerca del DNA. Ma è probabile che molti di loro si trovino in quelle parti del genoma responsabili della risposta immunitaria del corpo, afferma Michael Snyder, che dirige il dipartimento di genetica alla Stanford University e non ha nulla a che fare con 23andMe e la sua ricerca. "In generale, sappiamo che la genetica influenza il decorso di un'infezione virale", dice. - Non c'è nulla di inaspettato in questo, poiché nel processo di sviluppo storico, le persone in varie condizioni ambientali sono state esposte a patogeni abbastanza specifici. Ha senso che persone diverse abbiano sistemi immunitari diversi ". (Va detto che una reazione iperprotettiva, nota come ipercitochina, ha causato molti decessi tra i pazienti con polmonite atipica.che l'ipercitochinemia è anche la causa di alcuni decessi tra i giovani con Covid-19.)
Un altro potenziale candidato è un gene per il recettore ACE2. Si trova sulla superficie dei polmoni e di altre cellule umane ed è il passaggio molecolare attraverso il quale SARS-CoV-2 entra nel corpo. Piccoli cambiamenti in questo gene possono rendere più facile o più difficile attraversare determinati recettori. Inoltre, anche le variazioni nella regione del genoma che attivano o disattivano il recettore ACE2 possono avere un ruolo. Se i geni sono meno attivi, le cellule umane producono meno recettori, rendendoli più difficili da afferrare per il virus.
È troppo presto per speculare sul ruolo che i geni giocano nel determinare l'esito della malattia di Covid-19, afferma Snyder. Ma è pronto a scommettere che è improbabile che progetti come quelli implementati da 23andMe forniscano un'unica variante genetica che decida se una persona sarà o meno in terapia intensiva. "Sarei sorpreso se trovassero qualcosa di così avvincente come BRCA", dice Snyder, riferendosi a uno dei più potenti predittori di cancro che gli scienziati hanno trovato. Le mutazioni nei geni BRCA quadruplicano le possibilità di una persona di sviluppare determinate forme di cancro al seno.
Il punto è che la ricerca di associazioni a livello di genoma è un gioco di numeri. È il modo migliore per rilevare mutazioni che si ripresentano e ricompaiono nell'intera popolazione, ognuna delle quali ha solo un effetto molto piccolo sulla suscettibilità di una persona alla malattia. E poiché una ricerca di associazioni su tutto il genoma si basa solitamente su un set limitato di dati genetici, come quello raccolto da 23andMe (una visione statica di 600.000 posizioni del genoma), queste varianti comuni sono più facili da identificare rispetto a quelle rare.
Tuttavia, è probabile che le mutazioni molto rare siano la ragione dell'estrema esposizione a Covid-19, afferma Stephen Chapman, pneumologo che lavora come ricercatore presso il Center for Human Genetics dell'Università di Oxford e non è coinvolto nel progetto 23andMe. A metà degli anni 2000, ha condotto i primi studi genetici sulla predisposizione alla polmonite batterica e ha scoperto rare mutazioni in geni immuno-mediatori che rendevano bambini e adulti altrimenti sani altamente suscettibili a un particolare batterio che entrava nel corpo. Chapman sospetta che mutazioni altrettanto rare coinvolte nella funzione immunitaria e nella risposta all'infiammazione vengano messe nei letti di terapia intensiva per persone giovani e sane che non hanno altri fattori di rischio. "A mio parere, questo è un grave inconveniente di GWAS,lui dice. "Le ricerche sull'associazione genome-wide trascurano queste rare mutazioni che causano malattie".
Per trovarli è necessario eseguire analisi del sangue da pazienti non standard e sequenziare l'intero genoma. Se decifriamo il DNA di un giovane adulto che è collegato alla ventilazione polmonare artificiale, è possibile che sia possibile rivelare una predisposizione genetica unica al Covid-19. D'altra parte, il DNA delle persone anziane a cui è stato diagnosticato il coronavirus e il Covid-19, ma nessun sintomo, può contenere mutazioni protettive che proteggono dalle forme più gravi della malattia.
Più di 90 progetti di sequenziamento di questo tipo sono già in corso nei laboratori di tutto il mondo e gli scienziati stanno correndo per comprendere la malattia che ha ucciso più di 76.000 persone in tutto il mondo. Alcuni dei progetti sono studi genetici a lungo termine sulla popolazione, a cui partecipano da molto tempo migliaia di volontari. La società islandese DeCODE Genetics, che da decenni raccoglie dati sui genomi e sulla salute di 364.000 abitanti di questo paese insulare, ha ricevuto il permesso dal governo di pubblicare i risultati dei test per Covid-19. Ci sono anche nuovi studi condotti esclusivamente tra i pazienti Covid-19. Per combinare tutti i dati genetici di vari gruppi di ricerca,scienziati dell'Università di Helsinki hanno recentemente creato una stanza di compensazione chiamata Covid-19 Carrier Genetics. Man mano che emergono più dati, le statistiche diventano più convincenti e affidabili e, allo stesso tempo, aumenta la speranza che si possano trovare mutazioni che possono cambiare l'impatto di una nuova malattia su una persona, così come il processo di lotta dell'umanità contro di essa.
Ma difficilmente vale la pena aspettarsi che nel prossimo futuro riceveremo una scheda genetica di suscettibilità al Covid-19. Chapman dice che è probabile che questi studi non saranno in grado di identificare le persone suscettibili in base al loro DNA. Piuttosto, otterremo semplicemente una migliore comprensione dei percorsi molecolari attraverso i quali emergono le forme più gravi di Covid-19. "Si tratta di una malattia umana completamente nuova e devastante e abbiamo urgente bisogno di comprenderne la biologia", spiega Chapman. Isolando i geni che regolano le diverse risposte immunitarie, questo aiuterà a determinare esattamente cosa deve essere trattato con nuovi farmaci ei medici saranno in grado di affrontare in modo più mirato e specifico il trattamento dei singoli pazienti. "Il GWAS e il sequenziamento dell'intero genoma possono svolgere un ruolo molto prezioso qui", osserva Chapman.
L'età, i precedenti problemi di salute, i test precoci e l'assistenza di qualità saranno tutti elementi centrali per determinare chi sopravviverà e chi morirà di Covid-19. Ma probabilmente anche il DNA gioca un ruolo nell'influenzare l'esito della malattia. E qui abbiamo ancora molto da imparare e da scoprire.
Megan MOLTENI
