COVID-19 объединяет усилия в исследованиях
С первых дней распространения вируса по всему миру начались и международные исследования. Доказательством тому служат различные консорциумы, созданные для борьбы с пандемией, такие как Консорциум высокопроизводительных вычислений (HPC) по COVID-19, Консорциум геномики COVID-19 (COG-UK) или Инициатива по генетике хозяина (HGI). Последний, в котором 24Genetics участвует в сотрудничестве с Институтом исследований здоровья Университетской больницы Ла-Паса (IdIPAZ) , объединяет почти 200 международных исследовательских проектов, посвященных генетическим факторам восприимчивости к вирусу . В этой статье будет описана история генетических открытий и развитие исследований, которые в настоящее время проводит 24Genetics.
Вклад 24Genetics в совместные исследования
Благодаря консорциуму, в котором участвуют 24Genetics и (HGI), мы обнаружили множество разнообразных генетических маркеров. По мере появления новых данных генетические результаты стали более значимыми. Одно из первых исследований, увидевших свет, с помощью HGI выявило критические маркеры противовирусной защиты и воспалительных процессов. К ним относятся определенные хромосомы и гены, такие как FYCO1 (рис. 3), IGF1 (рис. 12) или DPP9 (рис. 19) (рис. 1).
Рисунок 1. Пайро-Кастинейра, Э. и др. Генетические механизмы критического течения COVID-19. medRxiv 2020.09.24.20200048; doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.24.2020004
Результаты исследования с IdiPaz
Не менее важно, и при гораздо большем количестве образцов, было повышено значение группы крови как иммунозащитного фактора (2). Ген ABO (хромосома 3), главный действующий фактор, показал потенциальную защиту от 14% до 16% для определенных групп крови. Исследование также выявило больше воспалительных генетических факторов, связанных с дыхательной недостаточностью (рисунок 2).
Рисунок 2. Группа тяжелого Covid-19 GWAS. Полногеномное ассоциативное исследование тяжелого Covid-19 с дыхательной недостаточностью. 2020 N Engl J Med 2020; 383:1522-1534 DOI: 10.1056/NEJMoa2020283
И какой вклад в это все дает 24Genetics?
В октябре 24Genetics принимает эстафету, и с полевыми исследованиями, проведенными IdIPAZ, и образцами, уже секвенированными нашими референс-лабораториями, она приступает к работе. Одной из первых выполненных задач была фильтрация и «лечение» сгенерированных данных. Одним из начатых процессов был анализ генетических данных людей с заболеванием IDOC относительно людей, находящихся в реанимации (рис. 3).
Рис. 3. Пропорциональная фигура Лассе Фолкерсена, бакалавра и доктора философии
Затем было решено начать использовать искусственный интеллект, проанализировав набор сообщенных клинических переменных, чтобы точно определить, какие из них более или менее важны (таблица 1).
Таблица 1. Диаграмма предоставлена Карлосом Ортегой, специалистом по данным
Искусственный интеллект в данном случае позволил классифицировать варианты по значимости. В следующей таблице вы можете увидеть различные полученные коэффициенты. Однако необходимо было проверить модель; для этого мы использовали SHAP (Shapley Additive ExPlanations). Короче говоря, эта модель позволяет алгоритму объяснить вес, который имеет каждый фактор (таблица 2).
Таблица 2. Диаграмма предоставлена Карлосом Ортегой, специалистом по данным
Соотношение нейтрофилов, сатурация крови или интерлейкин-6 (параметры, которые ранее уже подвергались микроскопическому анализу) были подтвержденными важными параметрами (3,4,5). Когда у нас были данные, следующим шагом было обучение алгоритма пониманию потенциальной прогностической ценности.
Преимущества применения алгоритма для пациентов с COVID-19
Наконец, мы обучили алгоритм прогнозировать с совпадением 97% смертность или выживаемость пациентов с COVID. Несмотря на обнадеживающие предварительные результаты, научная группа 24Genetics проявляет осторожность и не упускает из виду возможные ограничивающие предубеждения. Кроме того, 24Genetics проверит наборы данных с несколькими необходимыми образцами для проверки полученных данных. Если все результаты будут подтверждены, инструмент может быть полезен для выживания пациентов с COVID или для улучшения больничных протоколов. Мы выполнили весь вычислительный процесс с открытым исходным кодом. Поэтому для бесплатного использования в любой клинике и больнице мира. Тем временем команда продолжит исследования.
Благодарности:
- Instituto de Investigacion Sanitaria del Hospital Universitario La Paz (IdIPAZ)
- Карлос Ортега, специалист по данным
- Лассе Фолкерсен, бакалавр и доктор философии
- Инициатива по генетике хозяев COVID-19. Инициатива по генетике хозяев COVID-19, глобальная инициатива по выяснению роли генетических факторов хозяина в восприимчивости и серьезности пандемии вируса SARS-CoV-2. Дж. Хам. Жене. 28, 715–718 (2020). https://doi.org/10.1038/s41431-020-0636-6.
Библиография:
- Пайро-Кастинейра, Э., и др. Генетические механизмы критического состояния при Covid-19. medRxiv 2020.09.24.20200048; дои: https://doi.org/10.1101/2020.09.24.20200048
- Тяжелая группа Covid-19 GWAS. Полногеномное ассоциативное исследование тяжелого Covid-19 с дыхательной недостаточностью. 2020 N Engl J Med 2020; 383:1522-1534 DOI: 10.1056/NEJMoa2020283
- Протасио Верас, Ф., и др. Внеклеточные ловушки нейтрофилов, запускаемые SARS-CoV-2, опосредуют патологию COVID-19. J Exp Med 7 декабря 2020 г .; 217 (12): e20201129. дои: https://doi.org/10.1084/jem.20201129
- Шеной, Н., Лучтель, Р. и Гулани, П. Соображения относительно целевого насыщения кислородом у пациентов с COVID-19: мы недооцениваем?. БМК Мед 18, 260 (2020). https://doi.org/10.1186/s12916-020-01735-2
- Чен Х и др. Обнаруживаемый сывороточный тяжелый острый респираторный синдром. Вирусная нагрузка (РНКемия) коронавируса 2 тесно связана с резко повышенным уровнем интерлейкина 6 у пациентов в критическом состоянии с коронавирусным заболеванием 2019. Clin Infect Dis. 2020 5 ноября; 71 (8): 1937-1942. doi: 10.1093/cid/ciaa449. PMID: 32301997; PMCID: PMC7184354.
