COVID-19 Host Genetics Initiative: Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

20 kwietnia 2021

Napisane przez: James Priest, Brooke Wolford, Nirmal Vadgama, Sophie Limou, M Medina Gomez, Atanu Kumar Dutta, Claudia Schurmann, Fauzan Ahmad, Jamal Nasir, Kumar Veerapen

Przetłumaczone na język polski przez Karolinę Chwiałkowską i Elżbietę Kaja.

Uwaga: Konsorcjum COVID-19 Host Genetics Initiative (HGI)

Informacja: Konsorcjum COVID-19 Host Genetics Initiative (HGI) reprezentuje ponad 2000 naukowców z ponad 54 krajów współpracujących, aby dzielić się danymi, pomysłami, rekrutować pacjentów i rozpowszechniać wspólnie uzyskane wyniki. Aby zapoznać się z projektem naszych badań, przeczytaj inauguracyjny post na blogu. Nasze badania są ciągle w toku, a wyniki prezentujemy iteracyjnie i podsumowujemy przez posty na blogu i w sekcji z wynikami na naszej stronie internetowej. Jeżeli jakiekolwiek słownictwo tego tekstu jest niezrozumiałe, prosimy kierować zapytania drogą mailową na adres hgi-faq@icda.bio – chętnie zaktualizujemy informacje w celu ich wyjaśnienia.

Infekcja wirusem SARS-CoV-2 u ludzi wywołuje szerokie spektrum objawów, od całkowitego braku symptomów, poprzez przebieg podobny do grypy, aż do ciężkich i śmiertelnych przypadków. Powszechnie wiadomo, że najbardziej narażeni są ludzie starsi oraz obciążeni chorobami towarzyszącymi, jednak znane są też przypadki osób młodych przechodzących zarażenie SARS-CoV-2 bardzo ciężko. Konsorcjum HGI zostało stworzone aby zrozumieć, jak zmienność genetyczna człowieka wpływa na podatność lub oporność danej osoby na chorobę COVID-19.

Nasze badania skupiają się na zrozumieniu związku pomiędzy zmiennością genetyczną a ciężkością przebiegu choroby oraz podatnością człowieka na infekcję wirusem SARS-CoV-2 (genetyka gospodarza). W naszych badaniach nie skupiamy się na sekwencji genetycznej wirusa (genetyka wirusa), co jest przedmiotem badań innych prężnych grup badawczych z całego świata. Oba kierunki badań są niezwykle ważne dla rozwoju szczepionek, sposobów leczenia oraz testów do wykrywania infekcji SARS-CoV-2.

Konsorcjum HGI zostało założone w marcu 2020, w szczycie światowej pandemii, dzięki inicjatywie dr Andrea Ganna z Instytutu Medycyny Molekularnej w Finlandii (FIMM)oraz Mark’a Daly z Broad Institute of MIT and Harvard w USA.

Zastrzeżenia: Wyniki naszych badań nie dały jeszcze dużej pewności w przewidywaniu ciężkości przebiegu oraz podatności na zakażenie COVID-19 w oparciu o informacje genetyczne danej osoby. Dlatego wyniki udostępnione przez HGI nie są przeznaczone do diagnozowania pacjentów z COVID-19 na podstawie ich genotypu

Co to jest zmienność genetyczna człowieka?

Kod genetyczny człowieka jest złożony z 3 miliardów chemicznych liter (w skrócie A, T, G i C), które kodują wszystkie elementy naszego ciała od koloru oczu aż po grupę krwi. Kod genetyczny dwóch niespokrewnionych osób jest w 99,9% identyczny, a 0,01% różnicy jest nazywane zmiennością genetyczną. Prawie cała pula zmienności jest dziedziczona od rodziców i jest następnie dzielona z rodziną i przodkami, a w małej części również z ludźmi z całego świata.

Jak mierzy się zmienność genetyczną?

Dwa najbardziej znane sposoby „czytania” ludzkiego genomu to sekwencjonowanie DNA oraz genotypowanie. W obu metodach , kod genetyczny osoby (w formie cząsteczki DNA) jest izolowany z próbki krwi lub śliny, a następnie dzięki reakcjom chemicznym kolejność liter (A, T, G i C) jest odczytywana jak w książce. Dzięki dziesięcioleciom badań genetycznych możemy łatwo zidentyfikować, które fragmenty materiału genetycznego zawierają różnice i czy te różnice były zaobserwowane wcześniej w innych badaniach genetycznych lub w innych grupach osób.

W jaki sposób zmienność genetyczna człowieka jest powiązana z chorobami?

Zdolność do identyfikowania zmienności genetycznej pozwala analizować, czy regiony genomowe zawierające różne warianty genetyczne są związane z występowaniem chorób. Prostą i powszechną metodą, którą wykorzystujemy do tego celu jest GWAS (z ang. Genome Wide Association Studies). Obejrzyj film oraz infografikę, w celu lepszego zrozumienia metody GWAS.

Dzięki metodzie GWAS możemy sprawdzić, czy dane warianty genetyczne są związane z chorobą. W tym celu w GWAS wykorzystuje się proste porównania wariantów genetycznych występujących w grupie osób z daną chorobą oraz w grupie osób bez choroby;

Czy grupa osób z ciężką chorobą posiada większą zmienność genetyczną niż grupa osób bez tej choroby?

Przy użyciu metody GWAS, możemy badać chorobę COVID-19. Na przykład, można sprawdzić, czy warianty genetyczne występujące u danej osoby zwiększają prawdopodobieństwo potrzeby wsparcia oddechowego (jednego z indykatorów ciężkości przebiegu choroby COVID-19) u tej osoby. W każdej pozycji kodu genetycznego, która może się różnić pomiędzy osobami, porównujemy liczbę wariantów a grupie badanej (np. osób zakażonych wirusem SARS-CoV-2 i wymagających wsparcia oddechowego) z grupą kontrolną (np. osób również zakażonych wirusem SARS-CoV-2 ale nie hospitalizowanych (Rysunek 1).

Rysunek 1: Interpretowanie ryzyka na podstawie obserwacji genotypu (dzięki: Sophie Limou).

Mamy większa pewność, że konkretna zmiana genetyczna jest związana z chorobą, gdy ten sam schemat można zaobserwować w innych populacjach, np. Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, czy Stanów Zjednoczonych. W przypadku wyników Konsorcjum HGI, wyniki analiz GWAS poszczególnych grup są porównywane ze sobą oraz łączone w tzw. meta-analizę.

Posiadam warianty genetyczne związane ze zwiększonym ryzykiem choroby COVID-19 na podstawie wyników HGI. Czy to oznacza, że jestem bardziej narażony na zachorowanie lub ciężki przebieg tej choroby?

Niekoniecznie. Wyniki analiz GWAS mówią nam tylko o widocznym wśród dużej grupy ludzi schemacie zmienności genetycznej skorelowanej z podatnością lub ciężkością przebiegu COVID-19. Ponadto, zmienność genetyczna zidentyfikowana w naszych analizach może być związana z większym lub mniejszym ryzykiem ciężkiego przebiegu COVID-19.

Większość zmienności genetycznej zidentyfikowanej w naszych badaniach jest związana z niewielkim zwiększeniem lub zmniejszeniem tego ryzyka. Stąd, nie jest jeszcze możliwe przewidzenie, które osoby mogą mieć mniej lub bardziej ciężki przebieg choroby COVID-19. W końcu, nie zalecamy wykorzystywania skierowanych do konsumenta genotypów (jak np. 23andMe, czy Ancestry.com) oraz wyników Konsorcjum HGI do interpretacji własnego ryzyka COVID-19. Te same środki ostrożności zalecane przez publiczne organizacje zdrowia mają zastosowanie dla wszystkich, bez względu na to, czy są nosicielami wariantów ryzyka, czy nie. Zawsze pytaj lekarza o kwestie dotyczące Twojego zdrowia.

Czy badania zostały zakończone?

W skrócie, nie! Wyniki naszych badań nie wyjaśniała w zupełności dlaczego istnieje zmienność w przebiegu COVID-19 i niektórzy przechodzą chorobę lekko a inny znacznie ciężej. Ale im więcej danych, tym lepiej i konsorcjum COVID-19 HGI planuje regularne powtarzanie naszych meta-analiz z udziałem większej liczby badań GWAS obejmujących większe grupy osób. Niestety obszerniejsze grupy badanych oznaczają, że więcej osób zostało zakażonych SARS-CoV-2, ale z drugiej strony poprawia to naszą zdolność do znajdowania wzorców między zmiennością genetyczną u ludzi a przebiegiem choroby. Ponadto aktualnie prowadzonych jest kilka projektów, które są wspierane przez COVID-19 HGI, ale wymagają specjalistycznego podejścia lub są odpowiednie dla określonych grup ludzi.

Mamy ogromną nadzieję, że wyniki naszych badań pozwolą na identyfikację większej liczby regionów w genomie człowieka związanych z podatnością na COVID-19 i przebiegiem choroby. W ramach naszego wkładu w społeczność naukową i opinię publiczną, konsorcjum COVID-19 HGI opublikuje wyniki meta-analizy na naszej stronie internetowej. Umożliwi to innym badaczom przeprowadzenie eksperymentów mających na celu lepsze zrozumienie biologii stojącej za powiązaniami genetycznymi.

Członkowie konsorcjum COVID-19 HGI prowadzą w tej chwili analizy obliczeniowe pozwalające na głębsze zrozumienie otrzymanych wyników badań. Inni badacze przeprowadzają także eksperymenty na komórkach ludzkich i zwierzętach, aby lepiej zrozumieć nasze obecne odkrycia. Wspólnym celem jest aby uzyskane informacje pomogły zrozumieć które leki mogą pozwolić na zapobiegnięcie lub wspomóc leczenie, aby możliwe także było zidentyfikowanie grup ludzi o wysokim ryzyku zachorowania i z drugiej strony, aby można było polepszyć możliwości społeczeństwa w radzeniu sobie z pandemią COVID-19.

Konsorcjum COVID-19 HGI to współpraca naukowców z całego świata, z których każdy prowadzi niezależne badania genetyczne i wnosi wyniki do naszej meta-analizy. Obecnie reprezentujemy około 3033 naukowców zarządzanych przez International Common Disease Alliance jako bezprecedensową mobilizację genetyków i czyniąc nas jednym z największych globalnych wysiłków na rzecz zrozumienia genetyki danej choroby. Do tej pory, przyłączyło się 47 grup badawczych (Rysunek 2).

Rysunek 2: Lista współpracowników konsorcjum COVID-19 HGI w analizie danych numer 5

Z grupy 46 współpracujących projektów, 19 obejmuje populacje nie-europejskie. Zaadoptowane z prezentacji Andrea Ganna z dnia 25 stycznia 2021. Możesz wyświetlić wszystkie zarejestrowane projekty tutaj i podziękowania dla poszczególnych badaczy z projektów biorących udział w konsorcjum tutaj.

Meta-analizy są wykonywane w Institute of Molecular Medicine in Finland (FIMM). Każda kolejna analiza obejmują nowe dane z zarejestrowanych projektów, które aktywnie wnoszą swój wkład w postaci nowych prób i analiz. Obecnie posiadamy dane genetyczne z 19 krajów obejmujące okołe 2 miliony osób z różnych grup etnicznych (Rysunek 3). Możesz wyświetlić wszystkie zarejestrowane projekty tutaj i podziękowania dla poszczególnych badaczy z projektów biorących udział w konsorcjum tutaj. mimo, że niektóre z indywidualnych projektów są finansowane przez prywatne firmy, wyniki uzyskiwane są niezależnie.

Rysunek 3: Przegląd projektów biorących aktywny udział w konsorcjum GOVID-19 HGI oraz rozkład poszczególnych grup etnicznych w meta-analizach.

W analizie numer 5, 19 projektów pochodziło z populacji nie-europejskich: 7 afro-amerykańskich, 5 mieszanych amerykańskich, 4 wschodnio-azjatyckich, 2 południowo-azjatyckich i 1 arabski. Diamenty reprezentują efektywną wielkość próby (wielkość próby, która związana jest z istotnością statystyczną w analizach naukowych) otrzymaną z różnych lokalizacji geograficznych.

Czy te badania zostały poddane recenzji naukowej?

Aktualnie, nasz pre-print jest w trakcie procesu recenzenckiego. Zatem krótka odpowiedź - obecnie przeprowadzana jest recenzja naukowa w trakcie pisania tego postu. Ale pewnie zastanawiasz się: czym jest recenzja naukowa?

Naukowcy często komunikują swoje wyniki w postaci manuskryptów naukowych i proszą o ocenę wydawców. Czasopisma naukowe powołują innych ekspertów z danej dziedziny, aby wydali opinię na temat manuskryptu oraz zasugerowali pewne zmiany - to nazywamy właśnie procesem recenzenckim. proces recenzji naukowej nie oznacza, że wszystko w manuskrypcie jest w zupełności poprawne; jak tylko informacje są rozwijane, pomysły są ponownie przemyślane, ale recenzja jest istotnym elementem nauki, który czyni badania naukowe tak najlepszymi, jak to tylko możliwe. Czasami pisanie manuskryptu oraz jego recenzja zajmuje lata i może wystąpić duże opóźnienie w jego publikacji. Zatem, istotne jest, aby patrzeć na swoje badania w kontekście tego co jest znane i powszechnie akceptowane przez środowisko naukowe w odniesieniu do pojedynczego recenzowanego artykułu naukowego. Ostatecznie, wiele z tych recenzowanych artykułów naukowych musi zostać opłacone przed opublikowaniem, aby mógł być otwarcie dostępny dla innych naukowców, studentów i innych osób, które nie mogą sobie pozwolić na opłacenie subskrypcji czasopisma.

Mimo że nasz zespół składa się z ekspertów branżowych i wkładamy ogromny wysiłek, aby generować wyniki badań uwzględniając rygorystyczne parametry, recenzja tej pracy nie została jeszcze ukończona. Obecnie skupiamy się, aby udostępniać regularnie wyniki środowisku naukowemu na naszej stronie internetowej. Prace prowadzimy w duchu szerokiego dostępu do nowopowstałej wiedzy wokół COVID-19. Artykuł opisujący podejście konsorcjum COVID-19 HGI, ale jeszcze nie wyniki, został poddany recenzji i opublikowany w maju. Pre-print naszego manuskryptu został zdeponowany tutaj: te badania prezentują wyniki naszych analiz genetycznych, ale nie zostały jeszcze zrecenzowane.

Podziękowania

Podziękowania dla Caitlin Cooney, CGC, Karen Zusi, Andrea Ganna, and Alina Chan za cenne opinie.