WASHINGTON: Dua makalah baru-baru ini oleh para peneliti Brasil telah menambah pemahaman ilmiah tentang faktor genetik yang melindungi orang dari infeksi SARS-CoV-2 atau mencegah perkembangan menjadi Covid-19 yang parah. Yang pertama menjelaskan temuan sebuah penelitian yang melibatkan sekelompok lansia tangguh berusia 90 tahun atau lebih, sedangkan yang kedua meneliti kasus Covid-19 parah pada kembar identik, hanya satu di antaranya yang memiliki gejala penyakit jangka panjang.
Sejak tahun 2020, para peneliti di beberapa negara, termasuk Brasil, telah mencari gen yang memberikan perlindungan terhadap virus corona baru, baik mencegah infeksi atau menghindari perkembangan menjadi penyakit parah, dengan harapan pengetahuan ini akan memberikan kontribusi penting bagi pengembangan vaksin. dan pengobatan untuk penyakit virus.
“Jika kita benar-benar dapat membuktikan bahwa beberapa gen meningkatkan resistensi terhadap SARS-CoV-2, hal yang sama mungkin juga berlaku untuk virus lain. Penelitian lebih lanjut dapat didasarkan pada temuan ini untuk mencoba memahami mekanisme yang mendasari ketahanan ini dan mengembangkan pengobatan yang meningkatkan perlindungan terhadap infeksi virus,” Mayana Zatzdan penulis utama artikel yang diterbitkan di jurnal “Frontiers in”, kepada Agencia FAPESP.
Zatz adalah Profesor Genetika Manusia dan Medis di Institut Biosains Universitas Sao Paulo (IB-USP), dan mengepalai Gen manusia dan Pusat Penelitian Sel Punca (HUG-CELL), salah satu Pusat Riset, Inovasi, dan Diseminasi (RIDC) FAPESP.
Dalam salah satu penelitian, para ilmuwan mulai mengidentifikasi gen yang memberikan resistensi terhadap SARS-CoV-2 dan memahami mekanisme yang terlibat dalam dua ekstrem: orang lanjut usia yang kebal terhadap penyakit bahkan ketika mereka memiliki penyakit penyerta; dan orang yang lebih muda tanpa penyakit penyerta yang mengembangkan Covid-19 yang sangat parah, bahkan meninggal dalam beberapa kasus.
Dalam satu studi, para peneliti menganalisis kumpulan data untuk kelompok 87 “super-agers yang tangguh” – pasien di atas 90 tahun yang pulih dari Covid-19 ringan atau tetap tanpa gejala setelah dites positif SARS-CoV-2. Usia rata-rata mereka adalah 94 tahun. Seorang wanita berusia 114 tahun pada saat penelitian dan dianggap sebagai pasien tertua yang sembuh dari penyakit ini di Brasil.
Mereka membandingkan data pasien ini dengan data 55 pasien di bawah usia 60 tahun yang sembuh atau meninggal akibat Covid-19 parah, dan dengan database yang berisi sekuens seluruh genom untuk penduduk lanjut usia di kota Sao Paulo.
Secara khusus, mereka menganalisis wilayah kromosom 6 yang dikenal sebagai kompleks histokompatibilitas utama (MHC), segmen DNA polimorfik dengan sekitar 130 gen yang menyandikan banyak molekul yang terlibat dalam respons imun bawaan dan didapat. Analisis ini membutuhkan peralatan dan alat khusus.
Mereka juga menganalisis exome (urutan semua ekson), yang mencerminkan bagian pengkode protein dari genom yang bersangkutan.
Infeksi oleh SARS-CoV-2 dikonfirmasi dengan pengujian RT-PCR terhadap sampel yang dikumpulkan pada awal tahun 2020, sebelum dimulainya vaksinasi massal Covid-19.
Mereka sampai pada tiga hasil yang sangat penting, dua di antaranya hanya dimungkinkan dengan penggunaan sampel dari populasi yang sangat beragam dalam hal etnisitas dan keturunan.
Yang pertama adalah frekuensi varian gen MUC22 dua kali lebih tinggi pada kelompok Covid-19 ringan dibandingkan pada pasien parah, dan lebih tinggi lagi pada orang tua yang tangguh. Gen ini milik keluarga musin dan berhubungan dengan produksi lendir, yang melumasi dan melindungi saluran udara. Di sisi lain, produksi lendir berlebih telah dikaitkan dengan peradangan paru-paru yang khas pada Covid-19 yang parah.
Mutasi pada MUC22 ini secara teknis disebut varian “missense”, perubahan DNA yang menghasilkan asam amino berbeda yang dikodekan pada posisi tertentu dalam protein yang dihasilkan. Menurut artikel tersebut, mereka dapat melemahkan respons kekebalan hiperaktif terhadap SARS-CoV-2 dan memainkan peran penting dalam melindungi saluran udara dari virus. Oleh karena itu, salah satu hipotesis yang dihibur oleh penulis adalah bahwa subjek yang tangguh mungkin memiliki kontrol produksi musin yang optimal.
“Mungkin varian missense mengganggu tidak hanya produksi lendir tetapi juga komposisinya karena asam amino diganti. Kita perlu melakukan lebih banyak penelitian untuk memahami bagaimana mereka bertindak selama infeksi dan pada orang sehat,” kata Erick Castelliseorang peneliti di Sao Paulo State University’s Medical School (FM-UNESP) di Botucatu dan penulis pertama artikel tersebut, bersama Mateus Vidigal, seorang postdoctoral fellow di HUG-CELL.
Makalah ini diterbitkan di Frontiers in Immunology. Studi ini didukung oleh FAPESP melalui HUG-CELL, National Science and Technology Institute on Aging and Genetic Disorders, dan empat proyek lainnya (19/19998-8, 20/09702-1, 13/17084-2 dan 17/19223- 0).
Poin lain yang harus diselidiki adalah hubungan antara varian MUC22 dan peningkatan ekspresi mikroRNA yang disebut miR-6891. Penelitian yang melibatkan basis data genetik menunjukkan bahwa microRNA ini terkait dengan genom virus. Para penulis berhipotesis bahwa ekspresi miR-6891-5p yang lebih tinggi terkait dengan semua varian pelindung MUC22 entah bagaimana dapat mengurangi reproduksi virus dalam sel dan berkontribusi pada gejala yang tidak terlalu parah selama infeksi SARS-CoV-2.
Akumulasi pengetahuan
Dua hasil penelitian penting lainnya terkait dengan varian gen yang paling sering ditemukan pada orang Afrika dan Amerika Selatan. Salah satunya adalah alel *01:02 dari gen HLA-DOB. Analisis komputasi menunjukkan bahwa HLA-DOB dapat memengaruhi lokalisasi seluler dan perdagangan protein, kemungkinan mengarah pada presentasi antigen yang tidak memadai – proses di mana makrofag dan jenis sel lain menangkap antigen, memungkinkan pengenalannya oleh sel T sitotoksik sehingga memicu respons terhadap benda asing. Para peneliti menyimpulkan bahwa pergerakan protein dari bagian dalam sel ke permukaannya dapat dimodifikasi, memperburuk infeksi. Frekuensi gen ini tiga kali lebih tinggi pada kasus parah dibandingkan kasus ringan Covid-19.
“Ini adalah kedua kalinya varian HLA-DOB ini terdeteksi dalam penelitian kami. Kami menemukannya dalam penelitian kami terhadap pasangan menikah, yang dikaitkan dengan kasus COVID-19 dibandingkan dengan subjek yang tidak terinfeksi,” kata Castelli. “Kali ini kami menemukannya dalam kasus yang parah. Kami dapat menemukannya hanya karena komposisi campuran sampel kami, dengan komponen leluhur Afrika dan Amerika Selatan. Sebagian besar penelitian di bidang ini dilakukan di Eropa, dan mereka tidak mungkin melakukannya.” temukan di sana.”
Castelli mengacu pada sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2021, oleh sebuah kelompok yang mencakup dia, Zatz dan Vidigal, dan itu mengambil langkah pertama untuk memahami mengapa beberapa orang secara alami kebal terhadap infeksi oleh SARS-CoV-2 sementara yang lain tidak. Para peneliti menganalisis materi genetik dari 86 pasangan yang disebut sumbang, dalam artian hanya istri atau suami yang tertular walaupun sama-sama terpapar virus.
Hasilnya menunjukkan bahwa varian genetik tertentu yang lebih sering ditemukan pada subjek yang tangguh dikaitkan dengan aktivasi sel pertahanan yang lebih efisien yang dikenal sebagai pembunuh alami (NK). Ketika NK diaktifkan dengan benar, mereka mampu mengenali dan menghancurkan sel yang terinfeksi, mencegah penyakit berkembang di dalam organisme (baca lebih lanjut di: agencia.fapesp.br/35839).
Menurut Vidigal, yang memainkan peran penting dalam pengumpulan sampel, kohort itu sendiri sangat penting. “Kami menganalisis yang ekstrem, baik dalam hal kasus – ringan, parah dan fatal – dan usia, dengan fokus pada super-agers. Kami terus mengikuti pasien ini dan kami sedang mengembangkan proyek baru dengan para centenarian,” katanya.
Hasil penting ketiga berkaitan dengan HLA-A, salah satu gen yang bertanggung jawab untuk menciptakan “jendela” pada permukaan sel untuk menunjukkan sel pertahanan yang mengandung protein di dalam sel. Varian gen ini muncul dua kali lebih banyak pada pasien Covid-19 yang parah.
Pasca-Covid
Dalam studi lain, para ilmuwan menganalisis kasus kembar monozigot (identik), yang saat itu berusia 32 tahun, yang secara bersamaan menunjukkan Covid-19 yang parah. Mereka dirawat di rumah sakit dan diberi dukungan oksigen terlepas dari usia dan kesehatan mereka sebelumnya. Secara kebetulan, mereka langsung dirawat di ruang perawatan intensif dan diintubasi pada hari yang sama. Namun, salah satu saudara menghabiskan seminggu lebih lama di rumah sakit dan hanya saudara kembar ini yang menderita Covid lama, terus menderita kelelahan dan gejala lain bahkan tujuh bulan setelah terinfeksi.
Setelah menganalisis profil sel kekebalan si kembar dan respons spesifik terhadap virus, serta mengurutkan eksom mereka, para peneliti menyimpulkan bahwa perkembangan klinis yang berbeda memperkuat peran respons imun dan genetika dalam presentasi dan perjalanan penyakit.
Dalam sebuah artikel tentang penelitian yang diterbitkan di Frontiers in Medicine, mereka mencatat bahwa perkembangan klinis kedua bersaudara itu berbeda meskipun faktanya mereka berbagi mutasi genetik yang sama yang berpotensi terkait dengan peningkatan risiko pengembangan Covid-19 yang parah, dan pasca- Sindrom Covid yang diamati pada salah satunya menunjuk pada hubungan antara tinggal di rumah sakit dan terjadinya gejala Covid yang lama.
“Kasus yang melibatkan tujuh pasang kembar identik dewasa yang meninggal karena penyakit itu hanya berselang beberapa hari telah dilaporkan di Brasil, menarik perhatian pada komponen genetik penyakit tersebut. Ketika kami mendengar tentang saudara kembar ini yang menderita Covid-19 parah pada saat yang sama waktu dan hanya menemukan fakta di rumah sakit, kami ingin menyelidiki. Fakta bahwa mereka terinfeksi secara bersamaan dan mengembangkan bentuk penyakit yang parah memperkuat hipotesis faktor genetik,” kata Vidigal, penulis pertama artikel tersebut. Studi ini juga didukung oleh FAPESP.
Parameter sistemik yang diubah terkait dengan kelelahan pasca-Covid termasuk feritin (protein yang diproduksi oleh hati dan terlibat dalam metabolisme besi tubuh) dan kreatin-kinase (enzim yang ditemukan di jantung, otak, dan otot rangka).
“Dalam studi seperti ini, kerja tim sangat penting, karena melibatkan genomik, imunologi, dan penilaian klinis, di antara disiplin ilmu lainnya,” kata Zatz. “Bila Anda ingin menjawab pertanyaan yang kompleks, Anda harus tahu bagaimana merancang percobaan dan mengidentifikasi pasien yang paling dapat membantu Anda menemukan jawaban, dan itu tidak mudah.”
Kesulitannya begitu besar sehingga Oktober lalu tim peneliti internasional menerbitkan seruan untuk orang-orang yang secara genetik kebal terhadap SARS-CoV-2 di Nature.
Sejak tahun 2020, para peneliti di beberapa negara, termasuk Brasil, telah mencari gen yang memberikan perlindungan terhadap virus corona baru, baik mencegah infeksi atau menghindari perkembangan menjadi penyakit parah, dengan harapan pengetahuan ini akan memberikan kontribusi penting bagi pengembangan vaksin. dan pengobatan untuk penyakit virus.
“Jika kita benar-benar dapat membuktikan bahwa beberapa gen meningkatkan resistensi terhadap SARS-CoV-2, hal yang sama mungkin juga berlaku untuk virus lain. Penelitian lebih lanjut dapat didasarkan pada temuan ini untuk mencoba memahami mekanisme yang mendasari ketahanan ini dan mengembangkan pengobatan yang meningkatkan perlindungan terhadap infeksi virus,” Mayana Zatzdan penulis utama artikel yang diterbitkan di jurnal “Frontiers in”, kepada Agencia FAPESP.
Zatz adalah Profesor Genetika Manusia dan Medis di Institut Biosains Universitas Sao Paulo (IB-USP), dan mengepalai Gen manusia dan Pusat Penelitian Sel Punca (HUG-CELL), salah satu Pusat Riset, Inovasi, dan Diseminasi (RIDC) FAPESP.
Dalam salah satu penelitian, para ilmuwan mulai mengidentifikasi gen yang memberikan resistensi terhadap SARS-CoV-2 dan memahami mekanisme yang terlibat dalam dua ekstrem: orang lanjut usia yang kebal terhadap penyakit bahkan ketika mereka memiliki penyakit penyerta; dan orang yang lebih muda tanpa penyakit penyerta yang mengembangkan Covid-19 yang sangat parah, bahkan meninggal dalam beberapa kasus.
Dalam satu studi, para peneliti menganalisis kumpulan data untuk kelompok 87 “super-agers yang tangguh” – pasien di atas 90 tahun yang pulih dari Covid-19 ringan atau tetap tanpa gejala setelah dites positif SARS-CoV-2. Usia rata-rata mereka adalah 94 tahun. Seorang wanita berusia 114 tahun pada saat penelitian dan dianggap sebagai pasien tertua yang sembuh dari penyakit ini di Brasil.
Mereka membandingkan data pasien ini dengan data 55 pasien di bawah usia 60 tahun yang sembuh atau meninggal akibat Covid-19 parah, dan dengan database yang berisi sekuens seluruh genom untuk penduduk lanjut usia di kota Sao Paulo.
Secara khusus, mereka menganalisis wilayah kromosom 6 yang dikenal sebagai kompleks histokompatibilitas utama (MHC), segmen DNA polimorfik dengan sekitar 130 gen yang menyandikan banyak molekul yang terlibat dalam respons imun bawaan dan didapat. Analisis ini membutuhkan peralatan dan alat khusus.
Mereka juga menganalisis exome (urutan semua ekson), yang mencerminkan bagian pengkode protein dari genom yang bersangkutan.
Infeksi oleh SARS-CoV-2 dikonfirmasi dengan pengujian RT-PCR terhadap sampel yang dikumpulkan pada awal tahun 2020, sebelum dimulainya vaksinasi massal Covid-19.
Mereka sampai pada tiga hasil yang sangat penting, dua di antaranya hanya dimungkinkan dengan penggunaan sampel dari populasi yang sangat beragam dalam hal etnisitas dan keturunan.
Yang pertama adalah frekuensi varian gen MUC22 dua kali lebih tinggi pada kelompok Covid-19 ringan dibandingkan pada pasien parah, dan lebih tinggi lagi pada orang tua yang tangguh. Gen ini milik keluarga musin dan berhubungan dengan produksi lendir, yang melumasi dan melindungi saluran udara. Di sisi lain, produksi lendir berlebih telah dikaitkan dengan peradangan paru-paru yang khas pada Covid-19 yang parah.
Mutasi pada MUC22 ini secara teknis disebut varian “missense”, perubahan DNA yang menghasilkan asam amino berbeda yang dikodekan pada posisi tertentu dalam protein yang dihasilkan. Menurut artikel tersebut, mereka dapat melemahkan respons kekebalan hiperaktif terhadap SARS-CoV-2 dan memainkan peran penting dalam melindungi saluran udara dari virus. Oleh karena itu, salah satu hipotesis yang dihibur oleh penulis adalah bahwa subjek yang tangguh mungkin memiliki kontrol produksi musin yang optimal.
“Mungkin varian missense mengganggu tidak hanya produksi lendir tetapi juga komposisinya karena asam amino diganti. Kita perlu melakukan lebih banyak penelitian untuk memahami bagaimana mereka bertindak selama infeksi dan pada orang sehat,” kata Erick Castelliseorang peneliti di Sao Paulo State University’s Medical School (FM-UNESP) di Botucatu dan penulis pertama artikel tersebut, bersama Mateus Vidigal, seorang postdoctoral fellow di HUG-CELL.
Makalah ini diterbitkan di Frontiers in Immunology. Studi ini didukung oleh FAPESP melalui HUG-CELL, National Science and Technology Institute on Aging and Genetic Disorders, dan empat proyek lainnya (19/19998-8, 20/09702-1, 13/17084-2 dan 17/19223- 0).
Poin lain yang harus diselidiki adalah hubungan antara varian MUC22 dan peningkatan ekspresi mikroRNA yang disebut miR-6891. Penelitian yang melibatkan basis data genetik menunjukkan bahwa microRNA ini terkait dengan genom virus. Para penulis berhipotesis bahwa ekspresi miR-6891-5p yang lebih tinggi terkait dengan semua varian pelindung MUC22 entah bagaimana dapat mengurangi reproduksi virus dalam sel dan berkontribusi pada gejala yang tidak terlalu parah selama infeksi SARS-CoV-2.
Akumulasi pengetahuan
Dua hasil penelitian penting lainnya terkait dengan varian gen yang paling sering ditemukan pada orang Afrika dan Amerika Selatan. Salah satunya adalah alel *01:02 dari gen HLA-DOB. Analisis komputasi menunjukkan bahwa HLA-DOB dapat memengaruhi lokalisasi seluler dan perdagangan protein, kemungkinan mengarah pada presentasi antigen yang tidak memadai – proses di mana makrofag dan jenis sel lain menangkap antigen, memungkinkan pengenalannya oleh sel T sitotoksik sehingga memicu respons terhadap benda asing. Para peneliti menyimpulkan bahwa pergerakan protein dari bagian dalam sel ke permukaannya dapat dimodifikasi, memperburuk infeksi. Frekuensi gen ini tiga kali lebih tinggi pada kasus parah dibandingkan kasus ringan Covid-19.
“Ini adalah kedua kalinya varian HLA-DOB ini terdeteksi dalam penelitian kami. Kami menemukannya dalam penelitian kami terhadap pasangan menikah, yang dikaitkan dengan kasus COVID-19 dibandingkan dengan subjek yang tidak terinfeksi,” kata Castelli. “Kali ini kami menemukannya dalam kasus yang parah. Kami dapat menemukannya hanya karena komposisi campuran sampel kami, dengan komponen leluhur Afrika dan Amerika Selatan. Sebagian besar penelitian di bidang ini dilakukan di Eropa, dan mereka tidak mungkin melakukannya.” temukan di sana.”
Castelli mengacu pada sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2021, oleh sebuah kelompok yang mencakup dia, Zatz dan Vidigal, dan itu mengambil langkah pertama untuk memahami mengapa beberapa orang secara alami kebal terhadap infeksi oleh SARS-CoV-2 sementara yang lain tidak. Para peneliti menganalisis materi genetik dari 86 pasangan yang disebut sumbang, dalam artian hanya istri atau suami yang tertular walaupun sama-sama terpapar virus.
Hasilnya menunjukkan bahwa varian genetik tertentu yang lebih sering ditemukan pada subjek yang tangguh dikaitkan dengan aktivasi sel pertahanan yang lebih efisien yang dikenal sebagai pembunuh alami (NK). Ketika NK diaktifkan dengan benar, mereka mampu mengenali dan menghancurkan sel yang terinfeksi, mencegah penyakit berkembang di dalam organisme (baca lebih lanjut di: agencia.fapesp.br/35839).
Menurut Vidigal, yang memainkan peran penting dalam pengumpulan sampel, kohort itu sendiri sangat penting. “Kami menganalisis yang ekstrem, baik dalam hal kasus – ringan, parah dan fatal – dan usia, dengan fokus pada super-agers. Kami terus mengikuti pasien ini dan kami sedang mengembangkan proyek baru dengan para centenarian,” katanya.
Hasil penting ketiga berkaitan dengan HLA-A, salah satu gen yang bertanggung jawab untuk menciptakan “jendela” pada permukaan sel untuk menunjukkan sel pertahanan yang mengandung protein di dalam sel. Varian gen ini muncul dua kali lebih banyak pada pasien Covid-19 yang parah.
Pasca-Covid
Dalam studi lain, para ilmuwan menganalisis kasus kembar monozigot (identik), yang saat itu berusia 32 tahun, yang secara bersamaan menunjukkan Covid-19 yang parah. Mereka dirawat di rumah sakit dan diberi dukungan oksigen terlepas dari usia dan kesehatan mereka sebelumnya. Secara kebetulan, mereka langsung dirawat di ruang perawatan intensif dan diintubasi pada hari yang sama. Namun, salah satu saudara menghabiskan seminggu lebih lama di rumah sakit dan hanya saudara kembar ini yang menderita Covid lama, terus menderita kelelahan dan gejala lain bahkan tujuh bulan setelah terinfeksi.
Setelah menganalisis profil sel kekebalan si kembar dan respons spesifik terhadap virus, serta mengurutkan eksom mereka, para peneliti menyimpulkan bahwa perkembangan klinis yang berbeda memperkuat peran respons imun dan genetika dalam presentasi dan perjalanan penyakit.
Dalam sebuah artikel tentang penelitian yang diterbitkan di Frontiers in Medicine, mereka mencatat bahwa perkembangan klinis kedua bersaudara itu berbeda meskipun faktanya mereka berbagi mutasi genetik yang sama yang berpotensi terkait dengan peningkatan risiko pengembangan Covid-19 yang parah, dan pasca- Sindrom Covid yang diamati pada salah satunya menunjuk pada hubungan antara tinggal di rumah sakit dan terjadinya gejala Covid yang lama.
“Kasus yang melibatkan tujuh pasang kembar identik dewasa yang meninggal karena penyakit itu hanya berselang beberapa hari telah dilaporkan di Brasil, menarik perhatian pada komponen genetik penyakit tersebut. Ketika kami mendengar tentang saudara kembar ini yang menderita Covid-19 parah pada saat yang sama waktu dan hanya menemukan fakta di rumah sakit, kami ingin menyelidiki. Fakta bahwa mereka terinfeksi secara bersamaan dan mengembangkan bentuk penyakit yang parah memperkuat hipotesis faktor genetik,” kata Vidigal, penulis pertama artikel tersebut. Studi ini juga didukung oleh FAPESP.
Parameter sistemik yang diubah terkait dengan kelelahan pasca-Covid termasuk feritin (protein yang diproduksi oleh hati dan terlibat dalam metabolisme besi tubuh) dan kreatin-kinase (enzim yang ditemukan di jantung, otak, dan otot rangka).
“Dalam studi seperti ini, kerja tim sangat penting, karena melibatkan genomik, imunologi, dan penilaian klinis, di antara disiplin ilmu lainnya,” kata Zatz. “Bila Anda ingin menjawab pertanyaan yang kompleks, Anda harus tahu bagaimana merancang percobaan dan mengidentifikasi pasien yang paling dapat membantu Anda menemukan jawaban, dan itu tidak mudah.”
Kesulitannya begitu besar sehingga Oktober lalu tim peneliti internasional menerbitkan seruan untuk orang-orang yang secara genetik kebal terhadap SARS-CoV-2 di Nature.
