目前全球已經有許多人感染了COVID-19。幸運的是，他們中的大多數人只出現了輕微的癥狀。然而，對於一些人來說，這種疾病的原因要嚴重得多，而人們對其根本原因的理解仍然不夠。人類基因組可能掌握着一個關鍵，即為什麼COVID-19對一些人來說比其他人更嚴重。
來自柏林健康研究所（BIH）的一個研究小組與來自英國和加拿大的研究人員一起，發現了導致嚴重的COVID-19風險較高的基因和蛋白質。他們的發現最近發表在《自然通訊》上。
世界各地的醫生和科學家仍然困惑，為什麼有些人在感染SARS-CoV-2（導致COVID-19疾病的病毒）後會出現嚴重的疾病，而其他人只出現輕微的癥狀。BIH數字健康中心的一個科學家團隊已經確定了一些基因–除了已知的風險因素如年齡和性別–使人們容易經歷更嚴重的感染。
該研究的主要作者Maik Pietzner解釋說：“人們較早地觀察到，對感染的敏感性取決於一個人的血型，例如，血型是遺傳的。所以很明顯，這種疾病的過程至少有一部分是由遺傳學決定的。”
“BIH的科學家們獲得了研究人員從全世界COVID-19患者身上收集的遺傳數據，其中也包括疾病的嚴重程度。當時，有大約17個基因組區域被觀察到與嚴重的COVID-19的較高風險有關，”Pietzner解釋說，“但許多人的致病基因和潛在機制仍然未知。”
此前，BIH的計算醫學小組已經開發了一種 “蛋白質基因組學”方法，通過蛋白質產物將DNA的蛋白質編碼區域與疾病聯繫起來。在這項新研究中，他們將這種方法應用於COVID-19，並發現了八種特別有趣的蛋白質。計算醫學組的負責人Claudia Langenberg解釋說：“其中一個是負責個人血型的蛋白質。”
“我們知道這個基因與感染的風險有關，所以它就像一個概念的證明。與此同時，蛋白質ELF5似乎可能更有意義。我們發現，攜帶編碼ELF5的基因變體的COVID-19患者更有可能住院和通氣，在某些情況下甚至死亡–因此我們進行了仔細的研究。”
該團隊求助於Christian Conrad領導的智能成像小組的同事，因為他們在單細胞分析方面有專長。該小組的博士生Lorenz Chua立即熱衷於弄清哪些細胞顯示了ELF5蛋白的特別丰度。“我們發現ELF5存在於皮膚和粘膜的所有表面細胞中，但在肺部的產生量特別大。由於這是病毒造成其大部分損害的地方，這似乎非常合理。”
但Conrad打消了研究人員可能已經為藥物開發確定新目標分子的希望：“ELF5是所謂的轉錄因子，它控制着其他基因在整個身體內開啟和關閉的頻率或次數。不幸的是，很難想象以任何方式干擾這種蛋白質，因為這無疑會引起許多不受歡迎的副作用。”
然而，在八種蛋白質中，科學家們發現了另一個令人感興趣的候選者：蛋白質G-CSF，它作為血細胞的生長因子。他們發現，在基因上製造更多G-CSF的COVID-19患者的病程較輕。合成的G-CSF早就可以作為一種藥物使用，因此它有可能被用作COVID-19的治療方法。
將這種基因發現轉化為臨床應用並不是一個簡單或快速的過程。這項工作–只有通過BIH和Charité的許多科學家和臨床醫生的支持，以及來自世界各地研究的開放性結果才能實現–強調了開放性科學和國際團隊的努力是如何一步步發現我們基因構成中最微小的變化如何改變疾病的進程，在這個例子中就是COVID-19。
“我們從10萬名參與者的全球數據開始，最終研究了單個細胞中的單分子。我們相信，允許我們迅速從大局出發，研究大型人群到深入的分子跟蹤的合作，可以幫助我們更好地了解這種病毒的臨床後果，並為未來的大流行病提供重要的經驗教訓，”Pietzner總結道。