Стали известны новые факторы риска при заболевании Covid-19

Иллюстрация показывает антитела (в форме буквы «Y»), реагирующие на инфекцию, вызванную новым коронавирусом SARS-CoV-2. Антитела связываются со специфическими антигенами, такими как вирусные белки, помечая их для уничтожения другими иммунными клетками. На рисунке мы видим вирус неповрежденным (слева) и уже разрушенным (справа). Параметры этого процесса определяются характером иммунного ответа организма. Keystone / Kateryna Kon

Швейцарские ученые и их зарубежные коллеги сумели пролить дополнительный свет на факторы риска, ведущие к тяжелым формам заболевания Covid-19. Как оказалось, решающую роль в развитии заболевания после заражения коронавирусом играют гены и уровень глюкозы в крови.

Перевод и научная редакция: Игорь Петров.

Молодые, здоровые люди с негативным тестом на Covid-19 в реанимации. Пожилые и престарелые пациенты, переживающие болезнь почти бессимптомно. Больные раком, у которых вообще нет никаких симптомов. Степень разнообразия людей и особенностей их реакции на вирус серьезно озадачил в последние годы как медиков, так и ученых. В начале пандемии чаще других тяжело заболевали люди старше 65 лет и лица с уже существующими заболеваниями, такими как рак, диабет, болезни сердца или легких. Однако с тех пор средний возраст ковидных пациентов в реанимациях заметно снизился. Чем можно было бы объяснить эти демографические изменения? 

Некоторые эксперты предполагают, что это результат более низкого уровня вакцинации именно молодого поколения, другие утверждают, что виноват более заразный вариант Delta. Однако возраст и клиническое состояние пациента — это не единственные факторы, влияющие на степень тяжести протекания болезни, связанной с Covid-19. Новое исследование с участием швейцарских ученых выявило еще два очень важных фактора риска: гены и уровень глюкозы в крови. Эти результаты могут стать основой для более активного использования в медицине методов искусственного интеллекта (ИИ). Данные технологии могли бы обеспечить более эффективное выявление тех, кто подвергается наибольшему риску и нуждается в приоритетном лечении.

Какую роль играют гены?

Когда по Швейцарии прокатилась еще самая первая волна пандемии, Дмитрий Патрики (Dimitri Patriki), врач кантональной клиники города Баден, заметил, что среди пациентов есть целые семьи, подхватившие вирус, но переживающие его без видимых симптомов. Какую роль играют при этом гены? С этим вопросом он обратился к Беттине Хайдекер (Bettina Heidecker), эксперту по аутоиммунным заболеваниям в берлинской клинике «Шарите». «Я знаю Беттину еще с тех времен, когда мы вместе работали в Университетской клинике Цюриха, и я знал, что ее экспертное мнение может оказаться очень ценным», — говорит Д. Патрики.

Так и получилось. Ведь, как полагает доктор Б. Хайдекер, особую роль тут играют так называемые «человеческие лейкоцитарные антигены», или система тканевой совместимости человека (Human Leukocyte Antigens HLA). Этими генами, если говорить упрощенно, производится регулирование иммунной системы, и именно они способны объяснить, почему у некоторых госпитализированных людей развиваются очень легкие симптомы болезни, и почему других требуется подключать к аппарату ИВЛ. Известно, что HLA прямо связаны с такими заболеваниями, как грипп или ревматоидный артрит. Они также могут играть важную роль в развитии миокардита — опасного воспаления сердечной мышцы. 

Именно поэтому недавно Беттина Хайдекер создала международную исследовательскую группу для изучения связи между HLA и тяжелыми случаями протекания заболевания, развивавшегося в связи с Covid-19, опираясь при этом на большие объемы данных пациентов из клиник и больниц по всему миру. В рамках этого проекта в течение шести месяцев обследованию с точки зрения возраста, пола и стадии заболевания подверглись 435 добровольцев с коронавирусом, включая 21 человека, проходящего лечение лично у доктора Д. Патрики.

«Кантональная клиника в Бадене сыграла в наших исследованиях центральную роль», — говорит Беттина Хайдекер. Пациенты и пробанды были разделены на несколько групп в зависимости от тяжести заболевания, причем необходимость подключения к аппарату ИВЛ рассматривалась как наиболее тяжелое состояние. Затем были собраны образцы крови и проанализированы генетические особенности участников эксперимента. Цель – выяснить роль HLA в протекании заболевания.

Исследование, результаты которого были недавно опубликованы в журнале Lancet, полностью подтвердили рабочую гипотезу: ковидные больные, имеющие особый подтип человеческого лейкоцитарного антигена, так называемый HLA-C*04:01Внешняя ссылка, подключались к аппарату искусственной вентиляции легких в два раза чаще. Эксперты утверждают, что этот вариант антигена либо замедляет иммунный ответ, позволяя вирусу быстро реплицироваться, либо, наоборот, ведет к чрезмерной иммунной реакции, инициируя тем самым опасные воспалительные процессы.

Искусственный интеллект и уровень глюкозы в крови

А недавно наука добавила еще один важный фрагмент к паззлу, связанному с Covid-19: речь идет о роли глюкозы. Это открытие принадлежит исследовательской группе, работающей в рамках проекта Blue Brain Project, реализуемого на базе Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL). Мы уже писали в прошлом о том, как эта группа ученых занялась проблемой создания компьютерной модели мозга. Пандемия внесла свои коррективы в их работу. В итоге на данном этапе исследователи смогли «обучить» нейрональную систему искать и выявлять определенные ключевые слова в базе данных, состоящей из более чем 240 000 научных статей, в каждой из которой упоминаются вирус SARS-CoV-2, вызываемое им заболевание или другие коронавирусы. 

«Наше устройство извлекло и классифицировало более 400 000 уникальных и релевантных ключевых слов — это как раз та задача, которую человек решить не смог бы никогда», — рассказал порталу SWI swissinfo.ch Анри Маркрам (Henry Markram), основатель и директор Blue Brain ProjectВнешняя ссылка. В итоге эксперты обнаружили, что термин «глюкоза» упоминался в этих материалах 6 326 раз. Для сравнения: термин SARS-CoV-2 был упомянут всего в общей сложности 49 386 раз, при этом именно глюкоза имела самую высокую степень корреляции со всеми стадиями протекания болезни. На следующем этапе ученые проанализировали наиболее значимые статьи, в которых глюкоза выделялась именно как фактор риска. Это позволило обобщить значительный объем информации и изучить потенциальную роль глюкозы в развитии заболевания, связанного с новым коронавирусом.

«В результате мы обнаружилиВнешняя ссылка, что высокий уровень глюкозы в крови активно способствует развитию практически всех стадий протекания болезни, запущенной заражением вирусом SARS-CoV-2», — говорит Эммануэль Логетт (Emmanuelle Logette), молекулярный биолог, работающая в рамках Blue Brain Project. По ее словам, высокий уровень глюкозы нарушает первоначальный иммунный ответ и способствует более активному размножению вируса. Этот фактор также способствует развитию острых воспалительных процессов, способных привести к дисфункции многих важных органов. Нарушается, в том числе, и деятельность кровеносной системы, что может привести к тромбозу. «Таким образом, наличие глюкозы в крови ведет к появлению всех тех факторов риска, что в итоге могут вести к наиболее тяжелым формам протекания заболевания, связанного с Ковид-19», — резюмирует Эммануэль Логетт.

Сможет ли ИИ предсказывать тяжелые случаи COVID-19?

По словам Б. Хайдекер и Д. Патрики, использование ИИ является важнейшим шагом вперед в изучении особенностей Covid-19 не только с точки зрения лучшего понимания этой болезни, но и в плане более точного определения групп повышенного риска и прогнозирования тяжелых исходов заболевания. «Нам, врачам, очень трудно работать во время пандемии. Иногда к нам поступает так много пациентов, что сложно сразу понять, кто подвержен риску развития тяжелой формы Covid-19, а кто нет, особенно в условиях дефицита времени. И нам было бы очень полезно иметь больше факторов и критериев оценки», — говорит Д. Патрики. 

«Я надеюсь, что мы дойдем до того момента, когда мы сможем оперативно тестировать генетические маркеры пациента, с тем чтобы тут же сказать человеку, какова у него степень риска тяжело заболеть в результате заражения COVID-19 и какова вероятность перенести болезнь бессимптомно». В сотрудничестве с консалтинговой компанией из Берна AWK Group он уже тестирует алгоритм, позволяющий предвидеть течение COVID-19 и других заболеваний у данного пациента. Д. Патрики надеется, что однажды компьютер сможет ставить куда более точные, чем сейчас, диагнозы, причем в режиме реального времени. Но для правильной работы устройство должно еще пройти «обучение» на реальных данных реальных людей.