Уточнення пошуку довготривалих біомаркерів COVID

Томас Фогль з Медичного університету Відня, Австрія, разом із колегами з Університетського медичного центру Гронінгена, Нідерланди, планують використати свій Глобальний грант на здоров’я кишківника для виявлення потенційних біомаркерів тривалого COVID шляхом скринінгу антитіл проти сотень тисяч структур на кишкові мікроби.

Які цілі вашого проєкту?

Скоріш за все, COVID-19 ніколи не зникне — він продовжуватиме розвиватися та знаходити способи уникнути нашої імунної системи. І довгий час COVID продовжуватиме лягати тягарем на системи охорони здоров’я та економіку в усьому світі. Якщо ми зможемо знайти біомаркери, які вказують на ризик розвитку тривалої COVID-19, і терапевтичні цілі для людей, які мають це захворювання, це може змінити нашу здатність лікувати та, можливо, навіть запобігати тривалому COVID-19 у майбутньому.

Наш проєкт GGGH забезпечить початкове дослідження великомасштабних когорт для виявлення потенційних сигнатур, пов’язаних із розвитком тривалого COVID. Ми профілюємо відповіді антитіл проти 357 000 мікробіот і вірусних антигенів у 800 пацієнтів з COVID або тривалим COVID.

Будь ласка, опишіть історію цього проекту.

Як лабораторію, ми особливо зацікавлені у взаємодії між антитілами, які виробляє імунна система людини, з мікробіомом кишківник. Наш кишківник повний мікробів, які можуть модулювати нашу імунну систему — і навпаки, наші власні антитіла також можуть модулювати та регулювати мікробіом.

В організмі людини циркулює величезна кількість антитіл до імуноглобулінів A і G. Але ми не зовсім розуміємо, які мікробні види розпізнають ці антитіла і з якими поверхневими структурами вони зв’язуються. Ми також не знаємо точно, як взаємодія між мікробіотою та імунною системою реагує на різні вірусні інфекції та інші захворювання. Мікробіом складається з тисяч видів мікробів, і кожен вид містить тисячі білкових структур — це являє собою простір мільйонів потенційних антигенів. Щоб зрозуміти, як і чому кожне антитіло взаємодіє з кожним видом кишкових мікробів, нам потрібно використовувати новітні високопродуктивні технології секвенування. Цим займається моя лабораторія.

У нас є можливість роз’єднати кишково-імунні реакції при тривалому COVID. Це доповнить наші знання з біології інфекцій. І це також може дати потенційні терапевтичні цілі для цього складного, виснажливого стану.

Перегляньте запис:

Як ви будете отримувати дані?

Ми співпрацюємо з чудовою командою дослідників з Університетського медичного центру Гронінгена в Нідерландах. Вони збирали зразки крові як у людей, які перенесли інфекцію SARS-CoV-2 (когорта COVID-HOME), так і у населення в цілому протягом 15 років (когорта Lifelines). Серед залучених дослідників Адріана Тамі, Гаррі ван Гор і Арно Бургондже для когорти COVID-HOME, а також Джудіт Росмален і Олександра Жернакова для когорти масштабу населення. Проєкт Lifelines був створений до пандемії, і ми знаємо про принаймні 600 людей у ​​цій когорті, у яких з того часу розвинувся тривалий COVID.

Таким чином, у нас є унікальний шанс виміряти антитіла у зразках, взятих до та після зараження COVID, і визначити відмінності в кишково-мікробному складі разом із мікробною активністю та взаємодією з імунною системою. Ми також проаналізуємо зразки пацієнтів, які перехворіли на COVID, але не розвинули тривалий COVID — це має допомогти нам ідентифікувати біомаркери тривалого COVID.

Як ви зможете визначити релевантні взаємодії з мільйонів можливостей?

Ми використовуємо техніку під назвою імунопреципітаційне секвенування фагового дисплея (PhIP-Seq), яку розробили Бенджамін Ларман і Стівен Елледж Ми вже знаємо послідовності та гени мікробів, але виробляти кожен мікробний білок окремо було б непомірно дорого. Натомість ми здійснюємо зворотний переклад генетичної інформації мікробів, щоб створити короткі послідовності синтетичної ДНК. Потім ми можемо використати цю синтезовану ДНК для створення бібліотеки бактеріофагів. Бактеріофаги — це невеликі віруси (заражають бактерії), які можна модифікувати для навмисного відображення специфічних білків (антигенів) на їх поверхні. Кожен фаг демонструє інший антиген і містить ДНК, з якої було вироблено антиген.

Потім ми можемо додати людські антитіла. Якщо вони зв’язуються зі специфічним антигеном у кишечнику чи крові, вони також знайдуть і зв’яжуться з тим самим антигеном у бібліотеці бактеріофагів. Ми витягнемо зв’язані пари фагів і антитіл для подальшого аналізу. Потім ми навчимо алгоритми машинного навчання, які зможуть фільтрувати всю цю інформацію, комбінувати її та вибирати ті молекули чи структури, які найбільше стосуються розвитку тривалого COVID.

Чи використовували ви цю методику при інших захворюваннях?

За допомогою цього методу ми вже визначили потенційні біомаркери кишкової мікробіоти для міалгічного енцефаломієліту/синдрому хронічної втоми (ME/CFS). І є відомі симптоматичні подібності між ME/CFS та тривалою COVID. Ми також зробили великий внесок у вивчення взаємодії між імунною системою та мікробіотою при запальних захворюваннях кишківник, перевіряючи відмінності між хворобою Крона та виразковим колітом.

Що ви сподіваєтеся знайти в цьому проєкті?

Було б чудово визначити фактори ризику та знайти ознаки мікробів, які тісно пов’язані з пацієнтами, які довго перенесли COVID. Можливо, на початковому етапі перед зараженням вони вже мають підвищену імунну відповідь проти певних мікробів. Це буде попередній діагностичний маркер, який можна буде використовувати для скринінгу людей для оцінки ризику розвитку захворювання.

Або ми можемо виявити, що у пацієнтів з тривалим COVID-19 спостерігається значне збільшення або зменшення певного типу мікробів. Це запропонує діагностичний маркер на молекулярному рівні, який підтвердить наявність захворювання. Це було б корисно для зменшення стигми, пов’язаної з подібними хворобами — як і досі у випадку ME/CFS, деякі люди сумніваються в наявності тривалого COVID. Будь-які молекулярні маркери, які підтверджують наявність захворювання, були б неоціненні, і вони також могли б стати потенційними терапевтичними цілями.

Як пандемія та тривалий період COVID змінили ландшафт досліджень?

Нове дослідження, проведене науковою спільнотою щодо COVID протягом останніх кількох років, є лише вершиною айсберга. Однією з переваг пандемії є те, що ми переглядаємо всі ці основні питання біології інфекції за допомогою нових технологій. Пандемія також об’єднала міждисциплінарні команди для роботи над біологією інфекцій — багато вчених із різних галузей хотіли дізнатися, чи зможуть вони допомогти впоратися з COVID, і завдяки цій співпраці було виявлено багато цікавих зв’язків. Головною метою на майбутнє є отримання цілісного розуміння взаємодії між мікробіомом кишківника та імунною системою та їх реакцією на різні інфекційні захворювання.

ДЖЕРЕЛО: https://www.nature.com/

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.