COVID-19 yhdistää tutkimukset
Viruksen alkuaikoina leviäminen ympäri maailmaa alkoi myös kansainvälisen tason tutkimusta. Todiste tästä ovat pandemian torjuntaan luodut eri konsortiot, kuten COVID-19 High-Performance Computing (HPC) Consortium, COVID-19 Genomics (COG-UK) Consortium tai Host Genetics Initiative (HGI). Jälkimmäinen, johon 24Genetics osallistuu yhteistyössä La Pazin yliopistollisen sairaalan terveystutkimuslaitoksen (IdIPAZ) kanssa, ryhmittelee lähes 200 kansainvälistä tutkimusprojektia, jotka keskittyvät virukselle alttiuden geneettisiin tekijöihin.Tämä uusi artikkeli kuvaa geneettisten löytöjen historiaa ja 24Geneticsin parhaillaan tekemän tutkimuksen kehitystä.
24Geneticsin tutkimusyhteistyöpanos
Konsortion, johon 24Genetics ja (HGI) osallistuvat, ansiosta löysimme monia ja erilaisia geneettisiä markkereita. Kun uutta tietoa on saatavilla, geneettiset tulokset ovat tulleet mielekkäämmiksi. Yksi ensimmäisistä tutkimuksista, joka näki valon HGI:n avulla, tunnisti kriittisiä merkkiaineita virustenvastaisessa puolustuksessa ja tulehdusprosesseissa. Näitä olivat spesifiset kromosomit ja geenit, kuten FYCO1 (Chr. 3), IGF1 (Chr. 12) tai DPP9 (Chr. 19) (kuvio 1).
Kuva 1. Pairo-Castineira, E., et ai. Kriittisten sairauksien geneettiset mekanismit Covid-19:ssä. medRxiv 2020.09.24.20200048; doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.24.2020004
IdiPazin kanssa tehdyn tutkimuksen tulokset
Yhtä merkittävästi ja paljon suuremmalla näytemäärällä veriryhmän merkitys immunoprotektiivisena tekijänä nousi (2). ABO-geeni (Chr.3), päätoimija, 14–16 prosentin potentiaalinen suoja tietyissä veriryhmissä. Tutkimus toi pöydälle myös enemmän hengitysvajaukseen liittyviä tulehduksellisia geneettisiä tekijöitä (kuva 2).
Kuva 2. Vakava Covid-19 GWAS -ryhmä. Genomilaajuinen yhdistystutkimus vakavasta Covid-19:stä ja hengitysvajauksesta. 2020 N Engl J Med 2020; 383:1522-1534 DOI: 10.1056/NEJMoa2020283
Ja mitä 24Genetics vaikuttaa tähän kaikkeen?
Lokakuussa 24Genetics ottaa viestikapula, ja IdIPAZ:n tekemät kenttätyöt ja referenssilaboratoriomme jo sekvensoineet näytteet pääsevät töihin. Yksi ensimmäisistä suoritetuista tehtävistä oli syntyvän tiedon suodatus ja "parantaminen". Yksi aloitetuista prosesseista oli IDOC-tautia sairastavien henkilöiden geneettisen tiedon analysointi tehohoidossa olevista henkilöistä (kuva 3).
Kuva 3. Lasse Folkersen, BS y PhD
Sitten päätettiin aloittaa tekoälyn käyttö analysoida raportoitujen kliinisten muuttujien joukkoa, tietääksesi tarkasti, mitkä niistä olivat enemmän tai vähemmän tärkeitä (taulukko 1).
Taulukko 1. Kaavion tarjoaa Carlos Ortega, Data Scientist
Tekoäly teki tässä yhteydessä mahdolliseksi luokitella muunnelmat merkityksen mukaan. Seuraavasta taulukosta näet eri saadut tekijät. Malli oli kuitenkin validoitava; tähän käytimme SHAP:ia (Shapley Additive ExPlanations). Lyhyesti sanottuna tämän mallin avulla algoritmi voi selittää kunkin tekijän painon (taulukko 2).
Taulukko 2. Kaavion tarjoaa Carlos Ortega, Data Scientist
Neutrofiilisuhde, veren saturaatio tai interleukiini-6 (parametrit, jotka on jo otettu mikroskoopin alle) vahvistettiin merkittäviksi parametreiksi (3,4,5, XNUMX, XNUMX). Kun meillä oli tiedot, seuraava askel oli harjoitella algoritmia ymmärtämään mahdollinen ennustearvo.
Algoritmin soveltamisen edut COVID-19-potilaille
Lopuksi koulutimme algoritmin ennustamaan COVID-potilaiden kuolleisuuden tai eloonjäämisen 97 prosentin sattumalla. Rohkaisevista alustavista tuloksista huolimatta 24Geneticsin tieteellinen ryhmä on varovainen eikä unohda mahdollisia rajoittavia harhoja. Lisäksi 24Genetics validoi tietojoukoissa useita tarvittavia näytteitä varmistaakseen saadut tiedot. Jos kaikki löydökset validoidaan, työkalu voi olla hyödyllinen COVID-potilaiden selviytymisessä tai sairaalaprotokollien parantamisessa. Suoritimme kaikki laskentaprosessit avoimella lähdekoodilla. Siksi sitä voidaan käyttää ilmaiseksi kaikissa klinikoissa ja sairaaloissa maailmassa. Sillä välin tiimi jatkaa tutkimuksia.
Kiitokset:
- Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Universitario La Paz (IdIPAZ)
- Carlos Ortega, tietotutkija
- Lasse Folkersen, BS ja PhD
- COVID-19 Host Genetics Initiative. COVID-19 Host Genetics Initiative, maailmanlaajuinen aloite, jonka tarkoituksena on selvittää isännän geneettisten tekijöiden roolia SARS-CoV-2-viruspandemian herkkyydessä ja vakavuudessa. J. Hum. Genet. 28, 715–718 (2020). https://doi.org/10.1038/s41431-020-0636-6.
Lähdeluettelo
- Pairo-Castineira, E., et ai. Kriittisten sairauksien geneettiset mekanismit Covid-19:ssä. medRxiv 2020.09.24.20200048; doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.24.20200048
- Vakava Covid-19 GWAS -ryhmä. Genomilaajuinen yhdistystutkimus vakavasta Covid-19:stä ja hengitysvajauksesta. 2020 N Engl J Med 2020; 383:1522-1534 DOI: 10.1056/NEJMoa2020283
- Protasio Veras, F., et ai. SARS-CoV-2:n laukaisemat neutrofiilien ekstrasellulaariset ansat välittävät COVID-19-patologiaa. J Exp Med 7. joulukuuta 2020; 217 (12): e20201129. doi: https://doi.org/10.1084/jem.20201129
- Shenoy, N., Luchtel, R. & Gulani, P. COVID-19-potilaiden tavoitehappisaturaation huomioitavaa: olemmeko aliarvioineet?. BMC Med 18, 260 (2020). https://doi.org/10.1186/s12916-020-01735-2
- Chen X, et ai. Havaittavissa seerumin vakava akuutti hengitystieoireyhtymä Koronavirus 2 -viruskuorma (RNAemia) korreloi tiiviisti kohonneen interleukiini 6 -tason kanssa kriittisesti sairailla potilailla, joilla on koronavirustauti 2019. Clin Infect Dis. 2020 5. 71.;8(1937):1942-10.1093. doi: 449/cid/ciaa32301997. PMID: 7184354; PMCID: PMCXNUMX.
