چرا کووید ۱۹ برخی افراد را به‌شدت بیمار می‌کند؟ از DNA آن‌ها بپرسید

ویروس کرونا جدید (SARS-COV-2)، عامل همه‌گیری جهانی کووید ۱۹، اولین‌بار سال گذشته در چین ظاهر شد و مهاجمی با فرصت برابر است. به‌نظر می‌رسد این ویروس بدون توجه به سن و نژاد و جنس، با نرخ برابری افراد را آلوده کند. این مسئله با فرض جدیدبودن ویروس و مصونیت‌نداشتن تقریبا هیچ انسانی از قبل دربرابر آن معقول به‌نظر می‌آید.

بیماری ناشی‌ از ویروس کرونا جدید یعنی کووید ۱۹، ازنظر تظاهرات خود متغیرتر است. تنها برخی افراد آلوده و کسانی که بیمار می‌شوند، طیف وسیعی از علائم بیماری را تجربه می‌کنند؛ برخی دچار تب و سرفه می‌شوند؛ برخی دیگر گرفتگی شکم و اسهال را تجربه می‌کنند؛ و برخی اشتها و برخی حس بویایی خود را از دست می‌دهند. برخی افراد با استفاده از رژیم مداوم مایعات می‌توانند در خانه بمانند و آن را تحمل کنند و برخی دیگر نیز به دستگاه تنفس مصنوعی نیاز پیدا می‌کنند.

افراد سال‌خورده و افراد دچار مشکلات سلامتی دیگری و مردان، بخش عمده‌ی تلفات را تشکیل می‌دهند؛ اما نه همیشه. در کشور آمریکا، بخش درخورتوجهی از افرادی که دچار علائم شدید و بستری هستند، بزرگ‌سالانی هستند که سن آن‌ها کمتر از ۴۰ سال است. کودکان به‌ویژه نوزادان نیز دربرابر این بیماری شکست‌ناپذیر نیستند.

دانشمندان برای درک علت این تفاوت‌ها در حال بررسی دقیق داده‌های اپیدمیولوژیکی تکه‌تکه‌ای هستند که از کانون‌های شیوع بیماری مانند چین و ایتالیا و آمریکا آمده است و به‌دنبال الگوهایی در عواملی مانند سن، نژاد، جنس، وضعیت اجتماعی‌اقتصادی، رفتارها و دسترسی به مراقبت‌های بهداشتی می‌گردند. آن‌ها اکنون در جست‌وجوی سرنخ‌هایی در این زمینه، شروع به کاوش داده‌های ژنتیکی کرده‌اند.

روز دوشنبه، شرکت 23andMe مطالعه‌ی جدیدی با هدف آشکارکردن تفاوت‌های ژنتیکی آغاز کرد که ممکن است به توضیح این مسئله کمک کند که چرا افراد مبتلا به کووید ۱۹، پاسخ متفاوتی به عفونت می‌دهند. این شرکت ژنتیکی به تعدادی پروژه‌ی دانشگاهی در حال ظهور پیوسته است که قصد دارند پاسخ همین پرسش را پیدا کنند.

می‌خواهیم بدانیم چگونه ژن‌های شما روی پاسختان دربرابر ویروس تأثیر می‌گذارند. امیدواریم با جمع‌آوری داده‌های افرادی که آزمایش شده‌اند و بیماری کووید ۱۹ در آن‌ها تشخیص داده شده، بتوانیم درباره‌ی زیست‌شناسی بیماری چیزی بیاموزیم و به جامعه‌ی علمی برای کمک به درمان موفقیت‌آمیزتر افراد کمک کنیم.

درحالی‌که شرکت‌های دیگر آزمایش DNA در خانه آزمایشگاه‌های بسته‌شده‌ی خود را به عملیات آزمایش کووید ۱۹ اختصاص داده‌اند، شرکت 23andMe تصمیم گرفته است از دارایی منحصر‌به‌فرد خود استفاده کند. پایگاه داده‌ی این شرکت متشکل‌ از اطلاعات بیش از ۱۰ میلیون مشتری است و ۸۰ درصد از آن‌ها رضایت داده‌اند اطلاعات ژنتیکی و جزئیات دیگر گزارش‌داده‌شده برای اهداف پژوهشی استفاده شود.

شرکت 23andMe سال‌های زیادی را صرف ساخت پلتفرمی کرده است که استفاده از داده‌ها را آسان‌تر کند. یکی از نتایج این کار آن است که هر پروفایل ژنتیکی همراه‌با صدها نقطه‌داده فنوتیپی می‌آید؛ مانند اینکه مشتری در زندگی خود چقدر سیگار کشیده یا اینکه کسی در خانواده‌ی او دچار بیماری دیابت بوده است یا خیر.

مقام‌های این شرکت امیدوار هستند بتوانند صدها هزار مشتری را در مطالعه ثبت‌نام کنند؛ ازجمله افرادی که نتیجه‌ی آزمایش آن‌ها مثبت یا منفی بوده و کسانی که علائم شبیه آنفلوانزا را تجربه کرده‌اند؛ اما هنوز آزمایش نشده‌اند و افرادی که اعضای خانواده‌ی آن‌ها دچار عفونت شده‌اند.

آدام اوتون یکی از دانشمندان شرکت 23andMe و هدایت‌کننده‌ی مطالعه‌ی جدید کووید ۱۹ است. به‌گفته‌ی وی، افرادی که نتیجه‌ی آزمایش آن‌ها مثبت می‌شود،نظرسنجی پیگیری درباره‌ی شدت علائم بیماری و بستری شدن یا نشدن را دریافت می‌کنند. هر فردی که در این مطالعه شرکت کند، هر ماه برای پاسخ به پرسش‌های بیشتری دعوت می‌شود؛ بنابراین شرکت 23andMe می‌تواند هر مورد جدیدی را ثبت کند که در طول زمان در این گروه رخ می‌دهد. اگر شرکت پاسخ‌های کافی از افراد دچار کووید ۱۹ جمع‌آوری کند، گروه پژوهشی 23andMe نوعی تجزیه‌و‌تحلیل آماری به‌نام مطالعه‌ی همسبتگی سرتاسر ژنوم (GWAS) را انجام خواهد داد.

در روش GWAS افراد به گروه های مختلفی تقسیم می‌شوند که در این مورد احتمالا گروه‌بندی براساس علائم بیماری انجام می‌شود. مرحله‌ی بعد، غربالگری داده‌های DNA به‌منظور بررسی این مسئله است که آیا برخی از واریانت‌های ژنتیکی تک‌حرفی در برخی از گروه‌ها با فراوانی بیشتری دیده می‌شود یا خیر. اگر چنین چیزی بارها اتفاق افتد، آن‌ها با کمی اطمینان می‌توانند بگویند واریانت‌ها با علائم مرتبط هستند.

مایکل اسنایدر، رئیس گروه ژنتیک دانشگاه استنفورد، می‌گوید این پیش‌بینی دشوار است که چه نوع ژن‌هایی در این عملیات کاوش DNA بیرون می‌آیند؛ اما احتمال بسیاری از آن‌ها مربوط به مناطقی از ژنوم می‌شوند که مسئول سازمان‌دهی پاسخ ایمنی بدن هستند. او می‌گوید:

به‌طورکلی، می‌دانیم ژنتیک روی جریان یک عفونت ویروسی تأثیر می‌گذارد. باتوجه‌به اینکه در طول تاریخ، انسان‌ها در محیط‌های مختلف تکامل یافته‌اند و درمعرض پاتوژن‌های خاص قرار گرفته‌اند، این مسئله موردانتظار است. منطقی است سیستم ایمنی بدن افراد مختلف به‌طرز متفاوتی تنظیم شود. درواقع، واکنشی بیش‌ازحد و خطرناک سیستم ایمنی با نام طوفان سیتوکین موجب مرگ بسیاری از بیماران مبتلا به سارس شد و گمان می‌رود مسئول برخی از تلفات کووید ۱۹ در میان بیماران جوان نیز باشد.

کاندیدای احتمالی دیگر، ژن کدکننده‌ی گیرنده‌ی ACE2 است. این گیرنده که روی سطح سلول‌های ریه و دیگر سلول‌های انسانی یافت می‌شود، دروازه‌ی مولکولی است که ویروس کرونا از راه آن به بدن نفوذ می‌کند. تعییرات کوچک این ژن ممکن است به بیان نسخه‌هایی از گیرنده منجرشود که بازکردن آن ساده‌تر یا مشکل‌تر شود. درمقابل، تغییر در مناطقی از ژنوم که ژن ACE2 را روشن یا خاموش می‌کنند، نیز ممکن است مهم باشد. فعالیت کمتر ژن ممکن است به‌معنای آن باشد که سلول‌های فرد گیرنده‌های کمتری تولید می‌کنند که ویروس بتواند به آن‌ها چنگ بزند.

اسنایدر می‌گوید در این مرحله هنوز خیلی زود است که درباره‌ی نقش ژن‌ها در تعیین پیامدهای کووید ۱۹ صحبت کنیم؛ اما او مایل است شرط ببند پروژه‌هایی نظیر برنامه‌ی شرکت 23andMe احتمالا واریانت ژنتیکی واحدی را شناسایی نمی‌کنند که بگوید آیا فردی سرانجام از بخش مراقبت‌های ویژه سر درخواهد آورد یا نه. وی به یکی از پیش‌بینی‌کننده‌های قدرتمند سرطان اشاره می‌کند که دانشمندان شناسایی کرده‌اند؛ یعنی جهشی در ژن BRCA که احتمال ابتلای فرد به اشکال خاصی از سرطان سینه را چهاربرابر می‌کند. اسنایدر دراین‌باره می‌گوید:

اگر آن‌ها چیزی به قدرتمندی BRCA پیدا کنند، تعجب خواهم کرد.

علت آن است که روش GWAS در شناسایی جهش‌هایی که به‌طور مکرر در یک جمعیت رخ می‌دهند و هرکدام اثر کمی بر حساسیت فرد دربرابر بیماری می‌گذارند، بهترین عملکرد را دارد. ازآنجاکه GWAS معمولا روی نوع داده‌های ژنتیکی محدودی اجرا می‌شود که 23andMe جمع‌آوری کرده است (تصویری فوری ازحدود ۶۰۰ هزار مکان در ژنوم)، احتمال انتخاب واریانت‌های رایج درمقایسه‌با واریانت‌های کمیاب بیشتر است.

استفان چاپمن، پزشک و پژوهشگر مرکز پژوهشی ژنتیک انسانی ولکام تراست دانشگاه آکسفورد، می‌گوید احتمالا این جهش‌های کمیاب هستند که در موارد شدید بیماری نقش دارند. در اواسط دهه‌ی ۲۰۰۰، او برخی از اولین مطالعات ژنتیکی درباره‌ی استعداد ابتلا به ذات‌الریه باکتریایی را انجام داد و جهش‌های نادری در ژن‌های مرتبط با ایمنی پیدا کرد که موجب می‌شدند افراد بزرگ‌سال و کودک دربرابر حمله‌ی نوع خاصی از باکتری حساس باشند. چاپمن حدس می‌زند جهش‌های کمیاب مشابهی در عملکرد ایمنی یا پاسخ‌های التهابی وجود داشته باشند که می‌تواند موجب شود افراد جوان فاقد آسیب‌پذیری خطرناک در‌ بخش مراقبت‌های ویژه بستری شوند. او می‌گوید:

از دیدگاه من، این عیب بزرگ GWAS است. این روش جهش‌های نادر و سبب‌شونده را پیدا نمی‌کند.

یافتن جهش‌های مذکور مستلزم گرفتن نمونه‌ای از خون افراد دچار حالت‌های شدید و تعیین توالی کل ژنوم آن‌ها است. رمزگشایی DNA افراد جوانی که به دستگاه‌های تنفس مصنوعی وصل هستند، ممکن است آسیب‌پذیری ژنتیکی منحصربه‌فرد دربرابر کووید ۱۹ را نشان دهند. برعکس، DNA افراد سال‌خورده‌ای که نتیجه‌ی آزمایش کووید ۱۹ در آن‌ها مثبت شده؛ اما دچار علائمی نیستند، شاید حاوی جهش‌های محافظ دربرابر بدترین فرم‌های بیماری باشد.

اکنون بیش از ۹۰ مورد از چنین پروژه‌های توالی‌یابی در آزمایشگاه‌های سرتاسر جهان در حال انجام است. برخی از آن‌ها مانند بیوبانک بریتانیا، مطالعات ژنتیک جمعیت هستند که هزاران فرد داوطلب را سال‌ها پیگیری می‌کردند. طبق گزارش مجله‌ی ساینس، شرکت ایسلندی DeCODE Genetics که چندین دهه است داده‌های ژنوم و سلامت ۳۶۴ هزار فرد ساکن این جزیره را جمع‌آوری می‌کند، مجوز دولت را برای انتشار نتایج آزمایش‌های کووید ۱۹ خود گرفته است. برخی دیگر، مطالعات جدیدی هستند به‌طور خاص به بیماران کووید ۱۹ می‌پردازند. پژوهشگران دانشگاه هلسینکی به‌منظور ادغام داده‌های ژنتیکی حاصل‌ از پروژه‌های مختلف، اتاق پردازش مرکزی به‌نام Covid-19 Host Genetics Initiative راه‌اندازی کرده‌اند.

با داشتن داده‌های بیشتر، قدرت آماری و امید به یافتن جهش‌هایی افزایش پیدا می‌کند که ممکن است تجربه‌ی فرد از بیماری جدید و نیز دوره‌ی مبارزه‌ی انسان با آن را تغییر دهد؛ اما انتظار نداشته باشید که به‌زودی کارت امتیاز ژنتیکی برای کووید ۱۹ به‌دستتان برسد. چاپمن می‌گوید محتمل‌ترین پیامد حاصل‌ از این مطالعات، داشتن توانایی شناسایی افراد حساس‌تر براساس DNA آن‌ها نیست؛ بلکه درک بهتر از مسیرهای مولکولی درگیر در فرم‌های شدید بیماری کووید ۱۹ است. چاپمن می‌گوید:

در بیماری جدید و ویرانگر انسانی، نیاز فوری به درک زیست‌شناسی وجود دارد.

مکان‌یابی ژن‌هایی که پاسخ‌های ایمنی متفاوت را هدایت می‌کنند، ممکن است اهداف درمانی جدیدی ارائه کند یا به پزشکان کمک کند مراقبت‌های اختصاصی‌تری برای هر فرد فراهم کنند. چاپمن می‌گوید:

هم رویکرد GWAS و هم توالی‌یابی کل ژنوم می‌توانند نقش ارزشمندی در اینجا ایفا کنند.

سن، بیماری‌های زمینه‌ای، دسترسی زودهنگام به آزمایش و کیفیت مراقبت، بیش از هرچیز در تعیین این موضوع اهمیت دارد که چه کسی دراثر کووید ۱۹ جان خود را از دست می‌دهد و چه کسی زنده می‌ماند. باوجوداین، یقینا DNA نیز نقشی در شکل‌دادن به پیامدهای بیماری ایفا می‌کند و هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری درباره‌ی آن باقی مانده است.