Выявлены биомаркеры, определяющие тяжесть протекания COVID-19

Для анализа трансприптомов у каждого из четырех пациента с COVID-19 взяли четыре пробы крови на четырех последовательных стадиях заболевания. Первая стадия соответствует появлению первых симптомов, вторая — инфекция с наиболее выраженной клинической картиной, на третьей стадии выраженность симптомов уменьшается, и последняя, четвертая стадия соответствует периоду выздоровления. В качестве контроля использовали образцы здоровых доноров до и после вакцинации против сезонного гриппа. РНК-секвенирование единичных клеток проводили с помощью Illumina HiSeq3000.

Ученые продемонстрировали, что на разных стадиях инфекции в клетках крови преобладают различные транскрипты. На первой стадии изменяется экспрессия примерно 19,3 % генов, на второй — 17,1 %, на третьей — 11 %, на четвертой — 3,9 %. Кроме того, различные популяции лейкоцитов также представлены по-разному: так, на первых двух стадиях в крови резко возрастает количество моноцитов и патологических нейтрофилов низкой плотности, а количество T-лимфоцитов и NK-клеток, наоборот, снижается, особенно на второй стадии. Авторы исследования утверждают, что увеличение численности нейтрофилов низкой плотности связано с повреждением тканей в ходе инфекции.

Среди генов, экспрессия которых изменена у пациентов с COVID-19, преобладают гены, обеспечивающие синтез цитокинов, опосредуемый цитокинами хемотаксис и другие формы ответа иммунных клеток на воздействие цитокинов, воспалительный ответ и другие эффекторные иммунные процессы, а также гены, белковые продукты которых отвечают за синтез липидных медиаторов воспаления (циклооксигеназы и липоксигеназы). Экспрессия этих генов возрастает на первых двух стадиях и снижается на последующих двух.

Авторы исследования заключают, что течение заболевания сопряжено со сбоем регуляции образования цитокинов и ответа на них. Кроме того, во время инфекции нарушается экспрессия генов интерферонового ответа, а также происходят сбои адаптивного иммунного ответа. Изменилась экспрессия генов, связанных со свертываемостью крови и с гипоксией.

В целом исследователи идентифицировали 25 генов-биомаркеров, связанных с тяжестью протекания COVID-19: IL6, IL10, CXCL8, CXCL2, ALOX15B, LRG1, IL1R2, IL1RN, 358 MMP9, GRP84, OASL, MX1, CD3E, CD3G, CD8B, TP53, BAX, BAK1, IGLL5, 359 S1PR1, F3, PLAU, SERPINB2, SERPINE1 и HIF1A. По комбинации уровня экспрессии этих генов также можно определить, в какой стадии заболевания находится пациент. Из них 12 генов (IL6, IL10, CXCL2, ALOX15B, IL1R2, MMP9, GPR84, F3, SERPINE1, CD8B, CD3G, S1PR1) авторы считают лучшими предикторами тяжести заболевания.

Слабой стороной работы является крайне малая выборка пациентов, у которых брали образцы крови для анализа. Авторы отмечают, что для проверки созданного ими списка биомаркеров необходимо будет повторить исследование на большей выборке.