Doprinos istraživača iz IMGGI u borbi protiv COVID-19
Od 22. aprila 11 istraživača IMGGI je angažovano na testiranju na virus COVID-19 u sklopu novoosnovane “Huo-jan nacionalne laboratorije za molekularnu detekciju infektivnih agenasa”.
Saradnici IMGGI zajedno sa kolegama iz drugih naučnih instituta (IBISS, IMI, INEP, INN Vinča) i fakulteta (Biološki fakultet, Medicinski fakultet, Fakultet veterinarske medicine) rade u timovima od po deset istraživača u tri smene. Laboratorija čiji je kapacitet 2000 uzoraka dnevno u periodu pandemije će raditi bez prekida.
Grupa istraživača iz IMGGI je objavila rad u časopisu Infection, genetics and evolution : journal of molecular epidemiology and evolutionary genetics in infectious diseases, pod naslovom “Functional prediction and comparative population analysis of variants in genes for proteases and innate immunity related to SARS-CoV-2 infection”.
Apstrakt
Funkcionalna predikcija i uporedna populaciona analiza varijanti u genima za proteaze i urođeni imunitet povezanim sa SARS-CoV-2 infekcijom
Novi korona virus SARS-CoV-2 sposoban je da zarazi ljude i izazove novu bolest COVID-19. U želji da razumemo kako genetika čoveka utiče na COVID-19, fokusirali smo se na varijante u genima koji kodiraju proteaze i genima koji su uključeni u urođeni imunitet, a koje bi mogle biti važne za osetljivost i otpornost na infekciju SARS-CoV-2 virusom.
Analizom sekvenci kodirajućih regiona gena FURIN, PLG, PRSS1, TMPRSS11a, MBL2 i OAS1 kod 143 nesrodne osobe iz srpske populacije identifikovane su 22 varijante sa potencijalnim funkcionalnim efektom. U in silico analizama (PoliPhen-2, SIFT, MutPred2 i Swiss-Pdb Viewer) predviđeno je da 10 od njih može uticati na strukturu i / ili funkciju proteina. Ovih 10 varijanti (p.Gly146Ser u FURIN-u; p.Arg261His i p.Ala494Val u PLG; p.Asn54Lis u PRSS1; p.Arg52Cis, p.Gly54Asp i p.Gly57Glu u MBL2; p.Arg47Gln, p.Ile99Val i Arg130His u OAS1) mogu imati prediktivni značaj i ukazati na individualne razlike u odgovoru na infekciju SARS-CoV-2 virusom.
Za ovih 10 varijanti smo zatim izvršili uporednu populacionu analizu poredeći naše podatke za srpsku populaciju sa podacima iz projekta 1000 genoma. Populaciona genetička varijabilnost procenjena je korišćenjem delta MAF i Fst statistike. Naša studija je ukazala da za alelske frekvencije 7 varijanti u genima PLG, TMPRSS11a, MBL2 i OAS1 postoji divergencija između različitih populacija. Tri varijante, sve u genu MBL2, su okarakterisane kao patogene, što ih čini najperspektivnijim populaciono-specifičnim markerima povezanim sa infekcijom SARS-CoV-2.
Upoređujući alelske frekvencije između srpske i drugih populacija, otkrili smo da je najveći nivo genetičke divergencije, u vezi sa odabranim lokusima, primećen kod afričkih, a zatim istočno-azijskih, centralno-američkih i južno-azijskih populacija. U poređenju sa evropskim populacijama, najveća odstupanja primećena su u odnosu na italijansku populaciju.
U ovoj studiji identifikovane su 4 varijante u genima koji kodiraju proteaze (FURIN, PLG i PRSS1) i 6 u genima uključenim u urođeni imunitet (MBL2 i OAS1) koje bi mogle biti relevantne za odgovor domaćina na infekciju SARS-CoV-2.
Farmakogenomski profil odgovora na terapiju za COVID-19 u populaciji Srbije i poređenje sa populacijama širom sveta
Apstrakt
Uvod: Kako ne postoje odobreni terapeutici za lečenje pacijenata sa COVID-19, mogućnost upotrebe postojećih lekova je postala važna. U nedostatku vremena za testiranje farmakogenomskih markera kod pojedinaca, populaciona farmakogenomika bi mogla biti od koristi u predviđanju povećanog rizika za pojavu neželjenih reakcija i neuspeha lečenja kod pacijenata sa COVID-19. Cilj naše studije bio je identifikovanje farmakogena i farmakogenomskih markera povezanih sa lekovima koji se preporučuju za lečenje COVID-19, hlorokin/hidroksihlorokin, azitromicin, lopinavir i ritonavir, u populaciji Srbije i drugim svetskim populacijama.
Metode: Podaci o genotipu 143 osobe srpskog porekla dobijeni su iz baze podataka prethodno formirane analizama genoma korišćenjem TruSight One Gene Panel (Illumina). Podaci o genotipu pojedinaca iz različitih svetskih populacija dobijeni su iz Projekta 1000 genoma. Fišerov egzaktni test korišćen je za poređenje učestalosti alela.
Rezultati: Identifikovali smo 11 potencijalnih farmakogenomskih markera u 7 farmakogena značajnih za lečenje COVID-19. Na osnovu visoke alterativne učestalosti alela u populaciji Srbije i funkcionalnog efekta varijanti, ABCB1 rs1045642 i rs2032582 mogu biti značajne za smanjeni klirens lekova azitromicina, lopinavira i ritonavira, a varijanta UGT1A7 rs17868323 za hiperbilirubinemiju kod bolesnika sa COVID-19 koji se leče ritonavirom. SLCO1B1 rs4149056 je potencijalni marker odgovora na lopinavir, posebno u populaciji Italije. Naši rezultati potvrdili su da se farmakogenomski profil afričke populacije razlikuje od ostatka sveta.
Zaključci: Uzimajući u obzir farmakogenomski profil specifičan za populaciju, preventivno testiranje farmakogena značajnih za lekove koji se koriste u lečenju COVID-19 moglo bi doprineti boljem razumevanju interindividualnih razlika u odgovorima na terapiju i poboljšanju ishoda lečenja pacijenata sa COVID-19.
Istraživači iz Laboratorije za molekularnu biomedicinu, IMGGI učestvuju u međunarodnom projektu „The COVID-19 Host Genetics Initiative“ (www.covid19hg.org) koji okuplja 134 studije iz 50 zemalja i podstiče ih da generišu, dele i analiziraju podatke kako bi došli do genetičke osnove osetljivosti, težine i ishoda COVID-19 infekcije. Takva otkrića bi mogla da pomognu u generisanju hipoteza za prenamenu lekova, identifikaciju osoba sa neobično visokim ili malim rizikom i da doprinesu globalnom znanju o biologiji SARS-CoV-2 infekcije i COVID-19 bolesti. Tim iz IMGGI će doprineti COVID-19 HGI projektu sledećom studijom:
Poboljšanje odgovora na KOVID-19 kroz genomsko i epigenomsko profilisanje domaćina i bioinformatiku
Uspostavljena je srpska biobanka uzoraka koja sadrži kliničke podatke pacijenata sa COVID-19 (adultni i pedijatrijski slučajevi). Cilj je da se razjasni uloga faktora domaćina analizom povezanosti genomskog i epigenomskog profila pacijenata sa težinom bolesti i da se istraži ishod COVID-19 povezan sa uzrastom. Sekvenciranje genoma pacijenata, asocijacione studije i bioinformatička analiza će biti primenjeni kako bi otkrili populaciono-specifične i individualne genomske varijante povezane sa infekcijom SARS-CoV-2. Planirano je istraživanje ishoda COVID-19 u zavisnosti od uzrasta poređenjem epigenomskog profila pedijatrijskih i odraslih pacijenata. Takođe, biće dizajnirani modeli predviđanja koji koriste algoritme mašinskog učenja.
Reduced Expression of Autophagy Markers and Expansion of Myeloid-Derived Suppressor Cells Correlate With Poor T Cell Response in Severe COVID-19 Patients.
Front Immunology
Tomić S, Đokić J, Stevanović D, Ilić N, Gruden-Movsesijan A, Dinić M, Radojević D, Bekić M, Mitrović N, Tomašević R, Mikić D, Stojanović D, Čolić M.
2021 Feb 22;12:614599. doi: 10.3389/fimmu.2021.614599. PMID: 33692788; PMCID: PMC7937809.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33692788/#affiliation-1
KOVID-19 uzrokuje upalu pluća i difunkciju više organskih sistema kod osetljivih osoba. Disfunkcionalan imunski odgovor je karakterističan za pacijente sa teškom kliničkom slikom KOVID-19, ali mehanizmi imunskog odgovora koji pokreću patogenezu KOVID-19 još uvek nisu dovoljno poznati, što usporava razvoj efikasnih tretmana za ove pacijente. U saradnji sa istraživačima iz Instituta za primenu nuklearne energije (INEP), Srpske akademije nauke i umetnosti, Kliničko bolničkog centra Zemun i Vojnomedicinske akademije analizirano je približno 140 parametara ćelijskog i humoralnog imunskog odgovora u perifernoj krvi 41 KOVID-19 pacijenata i 16 zdravih donora, nakon čega su usledile korelacione analize sa približno 30 zajedničkih kliničkih i laboratorijskih parametara. Otkrili smo da limfocitopenija kod teških pacijenata dominantno potiče od promene broja T limfocita, NK i NKT ćelija, ali ne i od B limfocita kao i da ne pogađa proizvodnju antitela. Za razliku od povećane aktivacije limfocita kod pacijenata sa blagom kliničkom slikom, T limfociti kod pacijenata sa teškom kliničkom slikom značajno su slabije aktivirani i oslabljene su im antivirusne funkcije, što je u korelaciji sa značajno smanjenim potencijalom monocita, dendritskih ćelija i B limfocita za pokretanje imunskog odgovora na KOVID-19. Ovaj fenomen je praćen smanjenom autofagijom i ekspanzijom supresorskih mijeloidnih ćelija (MDSC) što može imati kritičnu ulogu u disregulaciji odgovora T limfocita na KOVID-19. Ovi rezultati mogu doprineti efikasnijoj dijagnostici i predviđanju težine kliničke slike kao i dizajnu novih terapija za pacijente obolele od KOVID-19.
Association of Vitamin D, Zinc and Selenium Related Genetic Variants With COVID-19 Disease Severity.
Kotur N, Skakic A, Klaassen K, Gasic V, Zukic B, Skodric-Trifunovic V, Stjepanovic M, Zivkovic Z, Ostojic O, Stevanovic G, Lavadinovic L, Pavlovic S, Stankovic B.
Frontiers in Nutrition, 2021.
Doi: 10.3389/fnut.2021.689419. PMID: 34150833; PMCID: PMC8211741.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34150833/
Oko 20% pacijenata sa COVID-19 razvije tešku kliničku sliku karakterisanu teškom upalom pluća koja može dovesti i do smrtnog ishoda. Iako su poznati neki faktori rizika za tešku bolest, još uvek nije jasno koja je uloga ishrane i genetičke osnove pacijenta. U pokušaju da odgovore na ovo pitanje, istraživači iz Laboratorije za molekularnu biomedicinu, IMGGI u sadanji sa lekarima sa Klinike za Pulmologiju Kliničkog centra Srbije i Bolnice za dečije plućne bolesti i TBC „Dr Dragiša Mišović“ sproveli su studiju pod nazivom:
Asocijacija generičkih varijanti povezanih sa vitaminom D, cinkom i selenom sa težinom kliničke slike COVID-19
U okviru ove studije, analizirani su nutrigenetički markeri dovedeni u vezu sa nedostatkom vitamina D, cinka i selena, mikronutrijenata važnih za odbranu od virusnih infekcija. Rezultati studije su pokazali da postoji razlika između nutrigenetičkog profila pacijenata sa teškom kliničkom slikom u odnosu na pacijente koji su imali blaže simptome COVID-19. Razlike su uočene u genu CYP2R1 (učestvuje u prevođenju vitamina D u aktivnu formu) i genu DHCR7/NADSYN (učestvuje u proizvodnji vitamina D u koži izloženoj sunčevim zracima). Trenutno je u izradi studija na nezavisnoj grupi ispitanika kojom želimo da proverimo validnost dobijenih rezultata.
Studija asocijacije ishoda bolesti KOVID-19 i genomskog profila pacijenata je otkrila nove lokuse rizika u populaciji Srbije
U saradnji IMGGI i Kliničkog centra Srbije , sprovedena je prva studiju asocijacije na nivou celog genoma u Srbiji vezana za KOVID-19. Analiza DNK 128 pacijenata sa blagom, umerenom i teškom kliničkom slikom, otkrila je pet signala na nivou genoma kao potencijalne markere teške forme bolesti KOVID-19. U našoj studiji je validiran prethodno prijavljeni lokus 3p21.31 kao faktor rizika za teške forme KOVID-19, identifikujući varijante u genima SACM1L i LZTFL1 povezane sa upalom pluća. Takođe, na lokusu 13q21.33, otkrili smo signal uzvodno od gena KLHL1 povezanog sa plućnim bolestima. Genetičke varijante koje pokazuju statistički trend asocijacije sa pneumonijom uzrokovanom virusom SARS-CoV-2 takođe su detektovane na hromozomima 5p15.33, 5q11.2 i 9p23. Naši rezultati ukazuju na nove faktore rizika za pneumoniju i tešku bolest KOVID-19 koji bi mogli doprineti boljem razumevanju značaja genetike domaćina za kliničku sliku KOVID-19 u različitim populacijama.
