نقش ژن‌ها در بازی کووید

«دانشمندان نوعی ژن را شناسایی کرده‌اند که خطر مرگ بر اثر کووید -19 را دو برابر می‌کند. محققان معتقدند واکسیناسیون می‌تواند به صورت کامل اثر این ژن را از بین ببرد.»

روزنامه جام جم نوشت: «افزایش دانش و اطلاعات دقیق در مورد عوامل مختلف تأثیرگذار بر ابتلا به کووید -19 و حتی عوامل موثر در افزایش شدت این بیماری در برخی افراد می‌تواند به شناسایی روش‌های درمانی مؤثرتر کمک شایانی کند. در کنار اهمیت شناخت ویژگی‌های هر یک از واریانت‌های این ویروس که توانمندی‌های جدیدی را به دامنه عمل این ویروس می‌افزاید، نحوه تعامل سلول‌های مختلف بدن با این ویروس نیز موضوع بسیار مهمی است که طی ماه‌های درگیری با این عالم‌گیری گسترده در گروه‌های تحقیقاتی مختلف در حال پیگیری است. گروهی از محققان هفته گذشته با انتشار مقاله‌ای در نشریه معتبر علمی «نیچرژنتیکز» نسخه‌ای از ژنی را در سلول‌های ریه برخی افراد شناسایی کرده‌اند که می‌تواند خطر ابتلا به کووید -19 شدید را در آنها دو برابر کند و همچنین خطر مرگ ناشی از این بیماری را برای افراد زیر 60 سال به دو برابر افزایش دهد.

بر اساس نتایج به دست آمده از پژوهش‌ها، ژن LZTFL1 در تنظیم سلول‌های ریه در پاسخ به عفونت نقش دارد. به نظر می‌رسد وقتی نسخه خطرناک این ژن در سلول‌های پوشاننده ریه‌ها وجود داشته باشد، این سلول‌ها برای محافظت از خود در برابر عفونت با ویروس سارس - کوو -2 ضعیف‌تر عمل می‌کنند.

بر اساس مطالعات ژنومیک، نسخه ژنی که خطر ابتلا به کووید -19 را افزایش می‌دهد، در 60 درصد افراد با اصالت آسیای جنوبی، 15درصد از افراد با اصل و نسب اروپایی، 4/2درصد از افراد با اصالت آفریقایی و 8/1درصد از افراد آسیای شرقی به طور طبیعی وجود دارد.

افزایش ریسک‌پذیری معادل با 10 سال افزایش سن

به گفته دکتر جیمز دیویس، استاد ژنومیکس در دانشگاه آکسفورد و یکی از پژوهشگران هدایت‌کننده این تحقیق جدید، هیچ ژن واحدی نمی‌تواند تمام جنبه‌های خطرپذیری یک فرد در برابر ابتلا به بیماری مانند کووید -19 را به صورت کامل توجیه کند، زیرا عوامل بسیاری در این زمینه نقش دارند. این عوامل شامل سن، سایر شرایط بهداشتی و وضعیت اجتماعی - اقتصادی است که می‌تواند هم بر میزان قرار گرفتن در معرض ویروس و هم کیفیت مراقبت‌های بهداشتی که فرد در صورت بیماری دریافت می‌کند، تأثیر بگذارد.

با وجود این به نظر می‌رسد حضور نسخه پرخطر ژن LZTFL1 تأثیر قابل توجهی بر روند بیماری کرونا دارد. برای مقایسه بهتر میزان اثرگذاری این ژن در شدت کووید -19 در نظر بگیرید با افزایش هر دهه سن بین 20 تا 60 سالگی خطر ابتلا به کووید -19 شدید در افراد دو برابر می‌شود. دیویس این پدیده را به این شکل توضیح می‌دهد که حمل نسخه خطرناک ژن LZTFL1 تقریبا معادل این است که فرد 10 سال از سن کنونی‌اش مسن‌تر باشد و به این ترتیب خطر ابتلا به نوع شدید کرونا را افزایش می‌دهد. اما این ژن چطور شناسایی شد؟

مطالعات گسترده برای شناسایی ژن‌های مرتبط

محققان ابتدا این ژن را با استفاده روشی به نام مطالعه ارتباط گسترده ژنومی (GWAS) بررسی کردند. آنها ژنوم گروهی از بیماران مبتلا به کووید -19 شدید - بیمارانی که نارسایی تنفسی داشتند - با ژنوم گروه کنترلی از شرکت‌کنندگان که یا هیچ شواهدی از عفونت نداشتند یا سابقه عفونت با علائم خفیف را داشتند، مقایسه کردند. نتایج این مطالعه، مجموعه‌ای از ژن‌ها را مشخص کرد که در بیماران مبتلا به آسیب شدید نسبت به گروه کنترل شایع‌تر بودند.

جیم هیوز، استاد تنظیم بیان ژن در دانشگاه آکسفورد، که این مطالعه را هدایت کرده است، توضیح می‌دهد: «تشخیص این که کدام یک از این ژن‌ها واقعا باعث افزایش خطر می‌شوند، ساده نبود.» از سوی دیگر، اگر چه توالی‌های ژنتیکی در همه سلول‌های بدن یکسان است اما هر ژن تنها در برخی از سلول‌های خاص بدن عملکرد مؤثر دارد و تأثیرگذار است. بنابراین شناسایی این موضوع که ژن مورد نظر در چه بافت‌هایی فعالیت دارد، نکته مهم بعدی است.

توالی‌های ژنتیکی متفاوتی که محققان در این پژوهش یافته بودند، ژن‌های ساده تولیدکننده پروتئین نبودند بلکه به اصطلاح مناطق تقویت‌کننده بودند؛ توالی‌هایی که خودشان مستقیما الگوی تولید پروتئین نیستند اما نحوه بیان ژن‌های دیگر (فرآیند تبدیل الگوی ژنی به پروتئینی خاص) را تنظیم می‌کنند.

کلاف سردرگم ژن‌ها

توالی‌های تقویت‌کننده بسیار پیچیده هستند و بدتر از آن، اغلب به ژن‌هایی که تنظیم می‌کنند، نزدیک نیستند. تصور کنید تمام محتوای دی‌ان‌ای مثل نخ کاموایی در هم تنیده در داخل هسته سلول جمع شده است؛ تقویت‌کننده‌ها باید با ژن‌هایی که در آن کلاف سردرگم کنترل می‌کنند در تماس باشند. بنابراین اگر رشته دی‌ان‌ای را کامل باز کنیم، ممکن است ژن تنظیم‌کننده و ژن هدف حتی در حد یک میلیون جفت باز (واحدهای تشکیل‌دهنده دی‌ان‌ای) از یکدیگر دور باشند. بنابراین شناسایی ژن‌هایی که یک تنظیم‌کننده خاص تحت کنترل دارد به این سادگی‌ها نیست.

برای حل این مشکل، محققان به الگوریتم یادگیری ماشین روی آوردند که می‌تواند بر اساس توالی دی‌ان‌ای، عملکرد تقویت‌کننده و نوع سلولی که در آن عمل می‌کند، پیش‌بینی کند.

شناسایی عامل اصلی

در ابتدا محققان انتظار داشتند توالی تقویت‌کننده خطرناک آنها روی ژن‌های سیستم ایمنی اثر بگذارد اما با شگفتی متوجه شدند که عملکرد اصلی این ژن در سلول‌های ریه است. پس از شناسایی بافت، گام بعدی این بود که بفهمند تقویت‌کننده کدام ژن را در بافت ریه تنظیم می‌کند. محققان از تکنیکی استفاده کردند که امکان نقشه‌برداری بسیار دقیق از پیچیدگی دی‌ان‌ای در داخل هسته سلول را فراهم می‌کند. آنها دریافتند که تقویت‌کننده تنها با یک ژن تماس دارد: LZTFL1.

این شناسایی یافته‌ای هیجان‌انگیز بود. زیرا به طور معمول نتیجه مطالعه ارتباط گسترده ژنومی (GWAS) معمولا ده‌ها یا صدها ژن را به عنوان کاندید معرفی می‌کند و دوباره از بین آنها پیداکردن ژن‌های مد نظر بسیار دشوار خواهد بود.

امید به درمان

LZTFL1 قبلا به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته است اما تحقیقات قبلی تاحدی اطلاعاتی را در مورد پروتئینی که این ژن تولید می‌کند گزارش کرده‌اند. این پروتئین در یک مسیر پیچیده از پیام‌رسانی‌های سلولی مرتبط با بهبود زخم نقش دارد. در شرایط عفونت و التهاب، سطوح پایین فعالیت ژن LZTFL1 باعث تغییر وضعیت برخی سلول‌های تخصصی ریه به سلول‌های کمتر تخصصی می‌شود. سطوح بالاتر LZTFL1 این تغییر وضعیت را کند می‌کند.

این تغییر وضعیت در بیماران مبتلا به کووید -19 شدید رخ می‌دهد. تیم تحقیقاتی بیوپسی ریه افرادی را که بر اثر ابتلا به کووید -19 جان باخته بودند، مورد بررسی قرار دادند و دریافتند ریه‌های آنها با مناطق وسیعی از این سلول‌های غیرتخصصی پوشیده شده است. محققان معتقدند این فرآیند ممکن است تلاشی از سوی ریه‌ها برای محافظت از خود باشد.

دیویس توضیح می‌دهد: «این فرضیه هنوز قطعی نیست اما سلول‌های ریه غیرتخصصی تعداد کمتری گیرنده‌های ACE2 دارند؛ گیرنده‌ای که به عنوان درگاه ویروس سارس‌- کوو -2 برای ورود به سلول میزبان عمل می‌کند. به این ترتیب این امکان وجود دارد که ریه‌های دارای سلول‌های غیرتخصصی‌شده بیشتر، بهتر بتوانند خود را در برابر زیر سلطه ویروس رفتن محافظت کنند.»

در افرادی که بیان LZTFL1 بیشتری دارند، این عقب‌نشینی محافظت‌کننده کند می‌شود و به ویروس اجازه می‌دهد تا قبل از این که سلول‌ها بتوانند خود را به شکل جدیدی زره‌پوش کنند، به طور مؤثرتری ریه‌ها را تخریب کند. دیویس گفت: با این حال تحقیقات مستقیم بیشتری در مورد آسیب ریه ناشی از کووید -19 برای اثبات این امر مورد نیاز است.

واکسن کرونا، راه فرار از اثر منفی ژن‌ها

هیوز معتقد است کشف اهمیت نقش LZTFL1، ممکن است منجر به تحقیقات جدیدی در مورد درمان‌های کووید -19 شود. حمل نسخه خطرناک این ژن به معنی حکم اعدام نیست؛ اگر چه خطر ابتلا به بیماری شدید را افزایش می‌دهد، در عین حال احتمال بروز نوع شدید را قطعی نمی‌کند، زیرا ژن‌های دیگر یا عوامل غیرژنتیکی دیگری ممکن است خطر ابتلا به بیماری شدید را حتی در صورت وجود این توالی خطرناک در فرد کاهش دهند.

به گفته دیویس از آنجا که این ژن در سیستم ایمنی نقش ندارد، افرادی که نسخه پرخطر این ژن را حمل می‌کنند، احتمالا به اندازه سایر افراد به واکسیناسیون کووید -19 پاسخ می‌دهند. محققان معتقدند واکسیناسیون می‌تواند به صورت کامل اثر این ژن را از بین ببرد.»

منبع: Science Alert