چرا كوويد ۱۹ برخي افراد را به‌شدت بيمار مي‌كند؟ از DNA آن‌ها بپرسيد

ويروس كرونا جديد (SARS-COV-2)، عامل همه‌گيري جهاني كوويد ۱۹، اولين‌بار سال گذشته در چين ظاهر شد و مهاجمي با فرصت برابر است. به‌انديشه متخصصين مي‌رسد اين ويروس بدون توجه به سن و نژاد و جنس، با نرخ برابري افراد را آلوده كند. اين مسئله با فرض جديدبودن ويروس و مصونيت‌نداشتن تقريبا هيچ انساني از قبل دربرابر آن معقول به‌انديشه متخصصين مي‌آيد.

بيماري ناشي‌ از ويروس كرونا جديد يعني كوويد ۱۹، ازانديشه متخصصين تظاهرات خود متغيرتر است. تنها برخي افراد آلوده و كساني كه بيمار مي‌شوند، طيف وسيعي از علائم بيماري را تجربه مي‌كنند؛ برخي دچار تب و سرفه مي‌شوند؛ برخي ديگر گرفتگي شكم و اسهال را تجربه مي‌كنند؛ و برخي اشتها و برخي حس بويايي خود را از دست مي‌دهند. برخي افراد با استفاده از رژيم مداوم مايعات مي‌توانند در خانه بمانند و آن را تحمل كنند و برخي ديگر نيز به دستگاه تنفس مصنوعي نياز پيدا مي‌كنند.

افراد سال‌خورده و افراد دچار اشكالات سلامتي ديگري و مردان، بخش عمده‌ي تلفات را تشكيل مي‌دهند؛ اما نه هميشه. در كشور آمريكا، بخش درخورتوجهي از افرادي كه دچار علائم شديد و بستري هستند، بزرگ‌سالاني هستند كه سن آن‌ها كمتر از ۴۰ سال است. كودكان به‌ويژه نوزادان نيز دربرابر اين بيماري شكست‌ناپذير نيستند.

دانشمندان براي درك علت اين تفاوت‌ها در حال مطالعه دقيق داده‌هاي اپيدميولوژيكي تكه‌تكه‌اي هستند كه از كانون‌هاي شيوع بيماري مانند چين و ايتاليا و آمريكا آمده است و به‌دنبال الگوهايي در عواملي مانند سن، نژاد، جنس، وضعيت اجتماعي‌اقتصادي، رفتارها و دسترسي به مراقبت‌هاي بهداشتي مي‌گردند. آن‌ها اكنون در جست‌وجوي سرنخ‌هايي در اين زمينه، شروع به كاوش داده‌هاي ژنتيكي كرده‌اند.

روز دوشنبه، شركت 23andMe مطالعه‌ي جديدي با هدف آشكاركردن تفاوت‌هاي ژنتيكي آغاز كرد كه ممكن است به توضيح اين مسئله كمك كند كه چرا افراد مبتلا به كوويد ۱۹، پاسخ متفاوتي به عفونت مي‌دهند. اين شركت ژنتيكي به تعدادي پروژه‌ي دانشگاهي در حال ظهور پيوسته است كه قصد دارند پاسخ همين پرسش را پيدا كنند.

مي‌خواهيم بدانيم چگونه ژن‌هاي شما روي پاسختان دربرابر ويروس تأثير مي‌گذارند. اميدواريم با جمع‌آوري داده‌هاي افرادي كه آزمايش شده‌اند و بيماري كوويد ۱۹ در آن‌ها تشخيص داده شده، بتوانيم درباره‌ي زيست‌شناسي بيماري چيزي بياموزيم و به جامعه‌ي علمي براي كمك به درمان موفقيت‌آميزتر افراد كمك كنيم.

درحالي‌كه شركت‌هاي ديگر آزمايش DNA در خانه آزمايشگاه‌هاي بسته‌شده‌ي خود را به عمليات آزمايش كوويد ۱۹ اختصاص داده‌اند، شركت 23andMe تصميم گرفته است از دارايي منحصر‌به‌فرد خود استفاده كند. پايگاه داده‌ي اين شركت متشكل‌ از اطلاعات بيش از ۱۰ ميليون مشتري است و ۸۰ درصد از آن‌ها رضايت داده‌اند اطلاعات ژنتيكي و جزئيات ديگر گزارش‌داده‌شده براي اهداف پژوهشي استفاده شود.

شركت 23andMe سال‌هاي زيادي را صرف ساخت پلتفرمي كرده است كه استفاده از داده‌ها را آسان‌تر كند. يكي از نتايج اين كار آن است كه هر پروفايل ژنتيكي همراه‌با صدها نقطه‌داده فنوتيپي مي‌آيد؛ مانند اينكه مشتري در زندگي خود چقدر سيگار كشيده يا اينكه كسي در خانواده‌ي او دچار بيماري ديابت بوده است يا خير.

مقام‌هاي اين شركت اميدوار هستند بتوانند صدها هزار مشتري را در مطالعه ثبت‌نام كنند؛ ازجمله افرادي كه نتيجه‌ي آزمايش آن‌ها مثبت يا منفي بوده و كساني كه علائم شبيه آنفلوانزا را تجربه كرده‌اند؛ اما هنوز آزمايش نشده‌اند و افرادي كه اعضاي خانواده‌ي آن‌ها دچار عفونت شده‌اند.

آدام اوتون يكي از دانشمندان شركت 23andMe و هدايت‌كننده‌ي مطالعه‌ي جديد كوويد ۱۹ است. به‌گفته‌ي وي، افرادي كه نتيجه‌ي آزمايش آن‌ها مثبت مي‌شود،انديشه متخصصينسنجي پيگيري درباره‌ي شدت علائم بيماري و بستري شدن يا نشدن را دريافت مي‌كنند. هر فردي كه در اين مطالعه شركت كند، هر ماه براي پاسخ به پرسش‌هاي بيشتري دعوت مي‌شود؛ بنابراين شركت 23andMe مي‌تواند هر مورد جديدي را ثبت كند كه در طول زمان در اين گروه رخ مي‌دهد. اگر شركت پاسخ‌هاي كافي از افراد دچار كوويد ۱۹ جمع‌آوري كند، گروه پژوهشي 23andMe نوعي تجزيه‌و‌تحليل آماري به‌نام مطالعه‌ي همسبتگي سرتاسر ژنوم (GWAS) را انجام خواهد داد.

در روش GWAS افراد به گروه هاي مختلفي تقسيم مي‌شوند كه در اين مورد احتمالا گروه‌بندي براساس علائم بيماري مرحله‌ي بعد، غربالگري داده‌هاي DNA به‌منظور مطالعه اين مسئله است كه آيا برخي از واريانت‌هاي ژنتيكي تك‌حرفي در برخي از گروه‌ها با فراواني بيشتري ديده مي‌شود يا خير. اگر چنين چيزي بارها اتفاق افتد، آن‌ها با كمي اطمينان مي‌توانند بگويند واريانت‌ها با علائم مرتبط هستند.

مايكل اسنايدر، رئيس گروه ژنتيك دانشگاه استنفورد، مي‌گويد اين پيش‌بيني دشوار است كه چه نوع ژن‌هايي در اين عمليات كاوش DNA بيرون مي‌آيند؛ اما احتمال بسياري از آن‌ها مربوط به مناطقي از ژنوم مي‌شوند كه مسئول سازمان‌دهي پاسخ ايمني بدن هستند. او مي‌گويد:

به‌طوركلي، مي‌دانيم ژنتيك روي جريان يك عفونت ويروسي تأثير مي‌گذارد. باتوجه‌به اينكه در طول تاريخ، انسان‌ها در محيط‌هاي مختلف تكامل يافته‌اند و درمعرض پاتوژن‌هاي خاص قرار گرفته‌اند، اين مسئله موردانتظار است. منطقي است سيستم ايمني بدن افراد مختلف به‌طرز متفاوتي تنظيم شود. درواقع، واكنشي بيش‌ازحد و خطرناك سيستم ايمني با نام طوفان سيتوكين موجب مرگ بسياري از بيماران مبتلا به سارس شد و گمان مي‌رود مسئول برخي از تلفات كوويد ۱۹ در ميان بيماران جوان نيز باشد.

كانديداي احتمالي ديگر، ژن كدكننده‌ي گيرنده‌ي ACE2 است. اين گيرنده كه روي سطح سلول‌هاي ريه و ديگر سلول‌هاي انساني يافت مي‌شود، دروازه‌ي مولكولي است كه ويروس كرونا از راه آن به بدن نفوذ مي‌كند. تعييرات كوچك اين ژن ممكن است به بيان نسخه‌هايي از گيرنده منجرشود كه بازكردن آن ساده‌تر يا اشكال‌تر شود. درمقابل، تغيير در مناطقي از ژنوم كه ژن ACE2 را روشن يا خاموش مي‌كنند، نيز ممكن است مهم باشد. فعاليت كمتر ژن ممكن است به‌معناي آن باشد كه سلول‌هاي فرد گيرنده‌هاي كمتري توليد مي‌كنند كه ويروس بتواند به آن‌ها چنگ بزند.

اسنايدر مي‌گويد در اين مرحله هنوز خيلي زود است كه درباره‌ي نقش ژن‌ها در تعيين پيامدهاي كوويد ۱۹ صحبت كنيم؛ اما او مايل است شرط ببند پروژه‌هايي نظير برنامه‌ي شركت 23andMe احتمالا واريانت ژنتيكي واحدي را شناسايي نمي‌كنند كه بگويد آيا فردي سرانجام از بخش مراقبت‌هاي ويژه سر درخواهد آورد يا نه. وي به يكي از پيش‌بيني‌كننده‌هاي قدرتمند سرطان اشاره مي‌كند كه دانشمندان شناسايي كرده‌اند؛ يعني جهشي در ژن BRCA كه احتمال ابتلاي فرد به اشكال خاصي از سرطان سينه را چهاربرابر مي‌كند. اسنايدر دراين‌باره مي‌گويد:

اگر آن‌ها چيزي به قدرتمندي BRCA پيدا كنند، تعجب خواهم كرد.

علت آن است كه روش GWAS در شناسايي جهش‌هايي كه به‌طور مكرر در يك جمعيت رخ مي‌دهند و هركدام اثر كمي بر حساسيت فرد دربرابر بيماري مي‌گذارند، بهترين عملكرد را دارد. ازآنجاكه GWAS معمولا روي نوع داده‌هاي ژنتيكي محدودي اجرا مي‌شود كه 23andMe جمع‌آوري كرده است (تصويري فوري ازحدود ۶۰۰ هزار مكان در ژنوم)، احتمال انتخاب واريانت‌هاي رايج درمقايسه‌با واريانت‌هاي كمياب بيشتر است.

استفان چاپمن، پزشك و پژوهشگر مركز پژوهشي ژنتيك انساني ولكام تراست دانشگاه آكسفورد، مي‌گويد احتمالا اين جهش‌هاي كمياب هستند كه در موارد شديد بيماري نقش دارند. در اواسط دهه‌ي ۲۰۰۰، او برخي از اولين مطالعات ژنتيكي درباره‌ي استعداد ابتلا به ذات‌الريه باكتريايي را انجام داد و جهش‌هاي نادري در ژن‌هاي مرتبط با ايمني پيدا كرد كه موجب مي‌شدند افراد بزرگ‌سال و كودك دربرابر حمله‌ي نوع خاصي از باكتري حساس باشند. چاپمن حدس مي‌زند جهش‌هاي كمياب مشابهي در عملكرد ايمني يا پاسخ‌هاي التهابي وجود داشته باشند كه مي‌تواند موجب شود افراد جوان فاقد آسيب‌پذيري خطرناك در‌ بخش مراقبت‌هاي ويژه بستري شوند. او مي‌گويد:

از انديشه متخصصينات من، اين عيب بزرگ GWAS است. اين روش جهش‌هاي نادر و سبب‌شونده را پيدا نمي‌كند.

يافتن جهش‌هاي مذكور مستلزم گرفتن نمونه‌اي از خون افراد دچار حالت‌هاي شديد و تعيين توالي كل ژنوم آن‌ها است. رمزگشايي DNA افراد جواني كه به دستگاه‌هاي تنفس مصنوعي وصل هستند، ممكن است آسيب‌پذيري ژنتيكي منحصربه‌فرد دربرابر كوويد ۱۹ را نشان دهند. برعكس، DNA افراد سال‌خورده‌اي كه نتيجه‌ي آزمايش كوويد ۱۹ در آن‌ها مثبت شده؛ اما دچار علائمي نيستند، شايد حاوي جهش‌هاي محافظ دربرابر بدترين فرم‌هاي بيماري باشد.

اكنون بيش از ۹۰ مورد از چنين پروژه‌هاي توالي‌يابي در آزمايشگاه‌هاي سرتاسر جهان در حال انجام است. برخي از آن‌ها مانند بيوبانك بريتانيا، مطالعات ژنتيك جمعيت هستند كه هزاران فرد داوطلب را سال‌ها پيگيري مي‌كردند. طبق گزارش مجله‌ي ساينس، شركت ايسلندي DeCODE Genetics كه چندين دهه است داده‌هاي ژنوم و سلامت ۳۶۴ هزار فرد ساكن اين جزيره را جمع‌آوري مي‌كند، مجوز دولت را براي انتشار نتايج آزمايش‌هاي كوويد ۱۹ خود گرفته است. برخي ديگر، مطالعات جديدي هستند به‌طور خاص به بيماران كوويد ۱۹ مي‌پردازند. پژوهشگران دانشگاه هلسينكي به‌منظور ادغام داده‌هاي ژنتيكي حاصل‌ از پروژه‌هاي مختلف، اتاق پردازش مركزي به‌نام Covid-19 Host Genetics Initiative راه‌اندازي كرده‌اند.

با داشتن داده‌هاي بيشتر، قدرت آماري و اميد به يافتن جهش‌هايي افزايش پيدا مي‌كند كه ممكن است تجربه‌ي فرد از بيماري جديد و نيز دوره‌ي مبارزه‌ي انسان با آن را تغيير دهد؛ اما انتظار نداشته باشيد كه به‌زودي كارت امتياز ژنتيكي براي كوويد ۱۹ به‌دستتان برسد. چاپمن مي‌گويد محتمل‌ترين پيامد حاصل‌ از اين مطالعات، داشتن توانايي شناسايي افراد حساس‌تر براساس DNA آن‌ها نيست؛ بلكه درك بهتر از مسيرهاي مولكولي درگير در فرم‌هاي شديد بيماري كوويد ۱۹ است. چاپمن مي‌گويد:

در بيماري جديد و ويرانگر انساني، نياز فوري به درك زيست‌شناسي وجود دارد.

مكان‌يابي ژن‌هايي كه پاسخ‌هاي ايمني متفاوت را هدايت مي‌كنند، ممكن است اهداف درماني جديدي ارائه كند يا به پزشكان كمك كند مراقبت‌هاي اختصاصي‌تري براي هر فرد فراهم كنند. چاپمن مي‌گويد:

هم رويكرد GWAS و هم توالي‌يابي كل ژنوم مي‌توانند نقش ارزشمندي در اينجا ايفا كنند.

سن، بيماري‌هاي زمينه‌اي، دسترسي زودهنگام به آزمايش و كيفيت مراقبت، بيش از هرچيز در تعيين اين موضوع اهميت دارد كه چه كسي دراثر كوويد ۱۹ جان خود را از دست مي‌دهد و چه كسي زنده مي‌ماند. باوجوداين، يقينا DNA نيز نقشي در شكل‌دادن به پيامدهاي بيماري ايفا مي‌كند و هنوز چيزهاي زيادي براي يادگيري درباره‌ي آن باقي مانده است.