自從幾個月前 COVID-19 疫情開始以來,科學家們一直在研究這種疾病表現方式的多樣性。其範圍從完全沒有症狀的病例到涉及急性呼吸窘迫綜合徵(可能是致命的)的嚴重病例。造成這種差異的原因是什麼?答案可能在於我們的基因嗎?
15 年多來,冠狀病毒一直引發著這樣的問題。在研究 2003 年爆發的嚴重急性呼吸綜合徵 (SARS) 時,北卡羅來納大學教堂山分校的 Ralph Baric 和他的同事們鑑定出一個基因,當該基因因突變而沉默時,會使小鼠高度易感 SARS-CoV,即引起該疾病的冠狀病毒。該基因名為TICAM2,編碼一種蛋白質,該蛋白質有助於啟用一類受體,稱為 Toll 樣受體 (TLR),它們參與先天免疫,即抵禦病原體的第一道防線。
現在,注意力已轉移到 SARS-CoV-2,即引起 COVID-19 的新型冠狀病毒。TLR 再次引起研究人員的興趣——這一次是為了幫助解釋男性嚴重感染人數過多的現象。
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根據 4 月 23 日釋出的一項全國調查,法國重症監護病房中 COVID-19 的重症病例中,男性佔 73%。行為和激素差異可能對此負有部分責任。但基因也可能是其中的因素。與男性不同,女性有兩條 X 染色體,因此攜帶雙倍的TLR7基因副本,TLR7基因是病毒活動的關鍵檢測器,有助於增強免疫力。
血型的遺傳學可能為了解您是否容易感染該病毒提供一些見解。3 月下旬,中國南方科技大學的 Peng George Wang 和他的同事釋出了一項預印本研究(尚未經過同行評審)的結果,該研究比較了中國武漢和深圳三家醫院的 2,173 名 COVID-19 患者與同一地區未感染人群的血型分佈。A 型血似乎與感染該病毒的較高風險有關,而 O 型血提供最多的保護,但原因尚待確定。
早期的 SARS 爆發也提供了教訓。血型在紅細胞表面帶有兩種不同的糖(糖類)分子。一種對應於 A 型,另一種對應於 B 型。每種分子都由一種酶產生,該酶的基因以兩種形式存在(一種用於 A 型,另一種用於 B 型)。第三種基因變體編碼一種失活酶:O 型(來自德語 ohne,意思是“沒有”)。同時擁有酶的 A 和 B 變體的人是 AB 型血。
每種糖,A 或 B,都可能充當抗原。它可以觸發抗體的產生,這些抗體靶向它所缺乏的抗原,這就是為什麼輸血時必須謹慎的原因。在 ABO 血型系統中,O 型血的抗體最豐富——同時具有抗 A 和抗 B 抗體——而 AB 型血則沒有其中任何一種。
2008 年,法國南特大學的 Jacques Le Pendu 和他的同事研究了 SARS-CoV 的體外模型。研究人員表明,病毒的 S 蛋白與細胞的 ACE2(血管緊張素轉化酶 2)受體的結合(這是感染髮生的必要條件)受到抗 A 抗體的抑制,儘管關於抗 B 抗體的資料仍然缺乏。
血管緊張素轉化酶 1 (ACE1) 是 ACE2 在血壓控制中的近親。ACE1 D 基因是該酶的幾種遺傳變體之一,與 ACE2 基因的低水平表達有關。結果,細胞包含更少的受體,這些受體允許 SARS-CoV 感染。ACE1 D 的頻率因國家/地區而異,尤其是在歐洲,這引發了一個問題,即這種變體的地理分佈是否與 COVID-19 的流行率相關。它是否可能反映該疾病在全球範圍內的流行病學?Marc De Buyzere 和他在比利時根特大學的同事發現情況確實如此。
研究人員使用來自 25 個國家/地區(範圍從葡萄牙到愛沙尼亞,從土耳其到芬蘭)的資料表明,疾病流行率變異性的 38% 可以用 ACE1 D 基因的頻率來解釋。死亡率統計資料也出現了類似的關聯。研究人員還注意到,ACE1 D 基因在受 SARS-CoV-2 嚴重打擊的兩個亞洲國家/地區中頻率較低。
對新型冠狀病毒的易感性的另一個遺傳成分可能在於編碼人類白細胞抗原 (HLA) 的基因,HLA 是一組防止人類免疫系統攻擊自身身體的蛋白質。這些蛋白質構成了主要組織相容性複合物 (MHC),它標記“自身”並將其與“非自身”區分開來。俄勒岡健康與科學大學的 Reid Thompson 和他的同事發現,特定的 HLA 基因與 COVID-19 的嚴重程度之間存在聯絡。
一種名為 HLA-B*46:01 的變體的攜帶者似乎特別容易感染 SARS-CoV-2,正如之前對 SARS-CoV 的情況所顯示的那樣。相反,HLA-B*15:03 變體可能提供一些保護。研究人員表示,快速且廉價地識別人類 HLA 基因可能有助於更好地預測疾病的嚴重程度——甚至識別出最能從疫苗接種中獲益的人群。
目前正在進行多個專案,以更深入地研究影響 SARS-CoV-2 感染的遺傳變異。赫爾辛基大學的 Andrea Ganna 發起了 COVID-19 宿主遺傳學計劃,旨在動員國際遺傳學家界致力於此主題。巴黎內克爾兒童醫院和洛克菲勒大學的 Jean-Laurent Casanova 正在協調一項類似的工作,以識別導致 50 歲以下人群發生特別嚴重的 COVID-19 形式的遺傳變異。
在面對 SARS-CoV-2 時,我們可能並非人人平等。但查明這些不平等現象存在的原因可能有助於減少它們。
本文最初發表於Pour la Science,經許可轉載。
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