A genética pode explicar os casos graves da COVID-19?

A genética pode explicar os casos graves da COVID-19?

Mecanismo genético para a gravidade da COVID-19

COVID-19: Por que algumas pessoas possuem sintomas leves ou até mesmo não apresentam sintomas, enquanto outras evoluem com sintomas graves que levam a morte?

Existe um mecanismo genético que explica essa diferença da gravidade da COVID-19? Essa foi a pergunta que pesquisadores de vários institutos de pesquisa ao redor do mundo fizeram.

No dia 11 de dezembro, o manuscrito do artigo científico “Genetic mechanisms of critical illness in Covid-19” – Mecanismo genético da doença grave na COVID-19, foi publicado antecipadamente na Nature, uma das revistas científicas mais relevantes do mundo (1).

No estudo, 2244 pacientes com sintomas graves da COVID-19 foram analisados por uma técnica de genética chamada GWAS (Genome-Wide Association Studies). O GWAS consiste em analisar o genoma de um grupo de pessoas saudáveis e comparar com o genoma de um grupo de pessoas com alguma doença, com o objetivo de encontrar uma alteração (ou mais) genética associada à doença. Ou seja, nesse estudo, os pesquisadores buscavam marcadores genéticos associados aos casos graves de COVID-19. O grupo controle (sem a doença), foi obtido do banco de dados genômico do Reino Unido.

Os pesquisadores fizeram uma série de análises de correlação e desconsideraram fatores que causariam viés, como pessoas do grupo controle que testaram positivo para COVID-19. As análises foram replicadas em dados de outros estudos populacionais.

 

Resultados do estudo

O estudo encontrou uma associação entre baixa expressão do gene IFNAR2 e alta expressão do gene TYK2 com os casos graves. Com isso, os resultados apontaram para, pelo menos, dois mecanismos biológicos para doença grave em COVID-19: sistema imune inato, importante para a resposta imune imediata no início da infecção; e lesão pulmonar inflamatória causada pelo hospedeiro, que é um mecanismo chave da COVID-19 tardia, com risco de vida. 

 

gene IFNAR2 

O estudo demonstrou o que outros estudos já haviam observado: mutações (de perda de função) no IFNAR2 estão associadas a COVID-19 grave e a muitas outras doenças virais, como o Influenza. O gene IFNAR2 codifica uma proteína que atua como receptor de interferons alfa e beta. Os interferons são proteínas sinalizadoras que são liberadas por algumas células do sistema imune para atuar no combate a infecções virais e de outros microorganismos e também estimulam a liberação de outras células de defesa. São essenciais para a resposta inicial (imunidade inata) do hospedeiro à infecção viral. Por isso, a baixa expressão de IFNAR2 pode deixar o organismo mais suscetível ao Sars-Cov-2.

O estudo traz evidência de que o IFNAR2 pode ter um papel protetor para COVID-19 grave e sugere a administração de interferon como tratamento para reduzir a probabilidade de sintomas graves. Contudo, o estudo não conseguiu observar o melhor momento para que esse tratamento possa ser eficaz.

 

gene TYK2

O TYK2 codifica uma proteína que faz parte de uma importante família de proteínas chamadas Janus quinases (JAKs). As JAKs possuem um papel essencial no processo inflamatório e atuam na sinalização intracelular, além de também participarem da via de sinalização dos interferons. Em outras palavras, as JAKs são importantes para que as células entendam que há um processo inflamatório no organismo que precisa ser combatido. O excesso de atividade das JAKs está associado a várias doenças reumatológicas. Por isso, medicamentos anti-inflamatórios que reduzem a atividade dessa família de proteínas já existem e estão disponíveis. 

O artigo levanta o uso do Baricitinib, medicamento anti-inflamatório usado para tratar a artrite reumatóide, que inibe a proteína codificada pelo gene TYK2. Em um outro estudo publicado em 11 de dezembro no The New England Journal of Medicine, o Baricitinib demonstrou resultados promissores no tratamento de COVID-19 quando combinado com um medicamento antiviral chamado remdesivir (2).

Além do TYK2 e IFNAR2, o estudo também apontou para outros 3 genes: OAS, DPP9 e CCR2.

De modo geral, os resultados do estudo demonstraram importantes marcadores genéticos associados a forma grave da COVID-19 apontando os mecanismos por trás da doença. Ambos os mecanismos podem responder bem ao tratamento direcionado com medicamentos já existentes. Os autores, por fim, sugerem que ensaios clínicos sejam realizados antes de qualquer mudança na prática clínica.

 

Observações:

  • Em meados de  2020, estudos apontaram que o locus do grupo sanguíneo ABO estava associado a gravidade da COVID-19, contudo, nesse estudo atual, essa região genômica não foi significativa. Os autores sugerem que essa região pode estar associada à suscetibilidade a COVID-19, mas não a manifestação grave da doença. 
  • Esse é um estudo preliminar, publicado com urgência devido a pandemia de COVID-19. Os autores reforçam a necessidade de outros estudos para aprofundar os achados.

 


Referências

  1. Pairo-Castineira, E., Clohisey, S., Klaric, L. et al. Genetic mechanisms of critical illness in Covid-19. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03065-y
  2. Kalil AC, Patterson TF, Mehta AK, Tomashek KM, Wolfe CR, Ghazaryan V, Marconi VC, Ruiz-Palacios GM, Hsieh L, Kline S, Tapson V, Iovine NM, Jain MK, Sweeney DA, El Sahly HM, Branche AR, Regalado Pineda J, Lye DC, Sandkovsky U, Luetkemeyer AF, Cohen SH, Finberg RW, Jackson PEH, Taiwo B, Paules CI, Arguinchona H, Goepfert P, Ahuja N, Frank M, Oh MD, Kim ES, Tan SY, Mularski RA, Nielsen H, Ponce PO, Taylor BS, Larson L, Rouphael NG, Saklawi Y, Cantos VD, Ko ER, Engemann JJ, Amin AN, Watanabe M, Billings J, Elie MC, Davey RT, Burgess TH, Ferreira J, Green M, Makowski M, Cardoso A, de Bono S, Bonnett T, Proschan M, Deye GA, Dempsey W, Nayak SU, Dodd LE, Beigel JH; ACTT-2 Study Group Members. Baricitinib plus Remdesivir for Hospitalized Adults with Covid-19. N Engl J Med. 2020 Dec 11:NEJMoa2031994. doi: 10.1056/NEJMoa2031994. Epub ahead of print. PMID: 33306283; PMCID: PMC7745180.
Abertura de protocolo do #PARECOVID (RT-LAMP)

Abertura de protocolo do #PARECOVID (RT-LAMP)

Entenda como o teste #PARECOVID (RT-LAMP) é realizado

Métodos de testagem escaláveis e econômicos são uma ferramenta essencial para controlar a disseminação de SARS-CoV-2 e impedir novos surtos da COVID-19. 

Com a missão de democratizar o acesso a testes para COVID-19 para todos que necessitam, desde junho, a Mendelics oferece um teste molecular de desenvolvimento próprio chamado #PARECOVID. Através da estratégia de RT-LAMP, o teste mostra se a pessoa está infectada pela identificação do RNA do vírus SARS-CoV-2 na saliva. O #PARECOVID é o teste de maior capacidade lançado no Brasil até o momento, com capacidade de testagem diária de 30.000 amostras, e os resultados são disponibilizados em até 24 horas. 

Desde 2000 o RT-LAMP já foi utilizado para o diagnóstico de Zika, Influenza, Ebola, Dengue, entre várias outras doenças infecciosas (1-4). No Brasil o RT-LAMP foi adaptado pela primeira vez para a detecção do SARS-CoV-2 pela Mendelics. O protocolo desenvolvido pelo laboratório também introduz outras duas importantes inovações: validação em amostra de saliva e não requer etapa de extração RNA do vírus.

A validação do #PARECOVID, realizada em parceria com o Hospital Sírio Libanês, foi feita com testagem paralela de RT-PCR, técnica padrão-ouro para diagnóstico da COVID-19. A comparação de resultados de amostras de 244 pacientes sintomáticos mostrou que o RT-LAMP tem sensibilidade para detecção do vírus equivalente ao RT-PCR (78,9% vs. 85,5%) e especificidade de 100%. O protocolo e as etapas da validação do teste foram publicados esta semana, em um artigo da plataforma internacional de conteúdo científico medRxiv (5). 

O teste de RT-LAMP desenvolvido pela Mendelics é rápido (o protocolo completo pode ser executado em 3 horas), preciso (detecta o vírus nos estágios iniciais da infecção) e tem custo acessível. O método depende de reagentes que não estão em falta no mercado e de equipamentos já utilizados por grande parte dos laboratórios, facilitando sua reprodução em todo o mundo.  A divulgação  do protocolo permite que outros laboratórios se juntem aos esforços para que o número de testes possa chegar a centenas de milhares por dia.

Acompanhe abaixo os principais pontos esclarecidos pela publicação do protocolo, que também pode ser acessado clicando aqui.  

Como foi feita a coleta das amostras usadas na validação do teste?

As 244 amostras usadas na validação do teste foram coletadas de pacientes do Hospital Sirio Libanês que apresentavam sintomas sugestivos de COVID-19.  As amostras foram coletadas entre um a sete dias após o início dos sintomas. 

Para o teste de RT-PCR foi feita a coleta de amostra nasofaríngea com auxílio de swab estéril e o processamento foi realizado em laboratório clínico independente. A coleta de saliva para o RT-LAMP foi feita pelo próprio paciente e as amostras foram testadas na Mendelics por RT-LAMP entre um a três dias após a coleta. O RNA do SARS-CoV-2 foi identificado por pelo menos um dos dois métodos em 31% dos pacientes (76/244).

 

Como foi feita a etapa de RT-LAMP?

O método de RT-LAMP combina duas técnicas: a transcriptase reversa (RT) e o LAMP.  Na etapa de Transcriptase reversa (RT) o RNA do SARS-CoV-2, se presente, é transformado em cDNA (DNA complementar). A amplificação do cDNA do vírus no LAMP foi feita em temperatura fixa, por cerca de uma hora, em um termociclador convencional. O alvo da amplificação foi o gene Nucleocapsid, escolhido por apresentar um maior número de cópias que outros segmentos do genoma do vírus.  

Para amplificação da região-alvo foram usados  três pares de primers.  O uso de mais de um par de primers torna a reação mais rápida, pois forma novos sítios para início da amplificação a partir da criação de estruturas de loop.  

 

Como foi feita a análise dos resultados?

Os resultados do RT-LAMP foram analisados por fluorescência e Bioanalyzer e também foram confirmados por análise de curva de dissociação em equipamento de PCR em tempo real. A estratégia de confirmação garante a identificação de baixas cargas virais em amostras consideradas negativas na primeira análise e aumenta a especificidade de detecção do SARS-CoV-2.

 

Qual o limite de detecção do teste?

O teste é capaz de detectar o RNA do SARS-CoV-2 em concentrações de  2.5 cópias per μl, considerando 8 ml de saliva. O limite de detecção foi estabelecido na validação por meio da diluição seriada de RNA sintético do SARS-CoV-2.

 

Qual a sensibilidade e especificidade do teste?

–  O RT-LAMP identificou 60 dos 76 infectados (sensibilidade de 78.9%) 

–  Não foram identificados falsos-positivos, ou seja, todos os resultados positivos foram de pacientes infectados pela COVID-19 (especificidade de 100%). 

 

Os resultados do RT-LAMP são equivalentes ao RT-PCR?

O RT-PCR identificou 65 dos 76 pacientes infectados, por isso, apresentou  sensibilidade de 85.5% (vs os 78.9% do RT-LAMP).  Dezesseis pacientes positivos foram identificados apenas no RT-PCR e 11 pacientes positivos foram identificados apenas por RT-LAMP. 

Embora o RT-PCR tenha sensibilidade superior ao RT-LAMP, as diferenças entre as duas técnicas não foram consideradas estatisticamente significativas, conforme demonstrado na publicação.

 

Qual a vantagem de usar saliva em comparação a amostra nasofaríngea?

A maioria dos testes diagnósticos de COVID-19, como o RT-PCR, são feitos a partir da coleta de swab nasofaríngeo, no qual um cotonete é introduzido na garganta ou no nariz do paciente. Além do desconforto que a coleta causa nos pacientes, há também o risco de contaminação para os profissionais de saúde. Como resultado da enorme demanda mundial, o kit de coleta de swab também está em falta no mercado, o que contribui para a limitação da capacidade de testagem no Brasil.

A saliva é uma alternativa segura ao swab nasofaríngeo, já que a coleta não é invasiva e pode ser feita pelo próprio paciente.  A escolha da saliva foi embasada em artigos que demonstraram que a saliva é tão eficaz quanto amostras nasofaríngeas para identificar o SARS-CoV-2 (6,7,8).  

 

Por que foi importante eliminar a etapa de extração de RNA do protocolo do RT-LAMP?

A maioria dos testes diagnósticos para COVID-19 exigem uma etapa de extração do material genético do vírus que, embora contribua para o aumento de sensibilidade do teste, traz vários problemas. Além de impactar no tempo total de entrega do resultado, a extração introduz outros gargalos:  falta de reagentes, dificuldades técnicas envolvidas na extração seja ela automatizada ou manual e custos adicionais. 

A etapa laboratorial do RT-LAMP da Mendelics é realizada diretamente a partir da amostra de saliva do paciente, o que contribui para redução do custo e tempo de entrega do teste. 

 

Esse é o único protocolo de validação de RT-LAMP para COVID-19?

Não. Desde maio de 2020 vários grupos de pesquisa e alguns laboratórios clínicos também publicaram protocolos baseados em RT-LAMP para diagnóstico SARS-CoV-2 (9-19). Mas a maioria depende de coleta de amostra nasofaríngea com swab e extração de RNA, que conforme previamente destacado, são duas etapas problemáticas dos testes. 

 

A publicação do protocolo do RT-LAMP representou um grande marco para a Ciência brasileira e para o combate à pandemia no país e no mundo.

Quer saber mais sobre o teste?

 

A Mendelics conta uma equipe dedicada exclusivamente ao suporte de clientes #PARECOVID. Entre em contato conosco pelo telefone (11) 4637-4356 ou acesse nosso site para que possamos auxiliá-lo no retorno seguro da sua empresa ou centro educacional.

 


Referências

  1. Notomi T et al. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. Nucleic Acids Res. 2000;28(12):E63.
  2. Wang X, Yin F, Bi Y, et al. Rapid and sensitive detection of Zika virus by reverse transcription loop-mediated isothermal amplification. J Virol Methods. 2016;238:86‐93.4
  3. Poon, LLM. et al. 2005. “Detection of Human Influenza A Viruses by Loop-Mediated Isothermal Amplification.” Journal of Clinical Microbiology 43 (1): 427–30.
  4. Kurosaki, YNF. Magassouba, and O. K. Oloniniyi. 2Development and Evaluation of Reverse Transcription-Loop-Mediated Isothermal Amplification (RT-LAMP) Assay Coupled with a Portable Device for Rapid Diagnosis of Ebola Virus Disease in Guinea. PLoS Negl Trop Dis 2016 Feb 22;10(2):e0004472. 
  5. Asprino et al. A Scalable Saliva-based, Extraction-free RT-LAMP Protocol for SARS-Cov-2 Diagnosis, https://doi.org/10.1101/2020.10.27.20220541
  6. Wyllie, Anne L. et al. 2020. “Saliva or Nasopharyngeal Swab Specimens for Detection of SARS-CoV-2.”The New England Journal of Medicine 383 (13): 1283–86.
  7. Wyllie, A L, et al. 2020. “Saliva Is More Sensitive for SARS-CoV-2 Detection in COVID-19 Patients than Nasopharyngeal Swabs.” Medrxiv. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.16.20067835v1
  8. Vogels et al. SalivaDirect: A simplified and flexible platform to enhance SARS-CoV-2 testing capacity. medRxiv 2020.08.03.20167791; 
  9. Color Genomics SARS-CoV-2 RT-LAMP Diagnostic Assay EUA Summary; September 22, 2020 https://www.fda.gov/media/138249/download
  10. Lalli MA. et al. 2020. “Rapid and Extraction-Free Detection of SARS-CoV-2 from Saliva with Colorimetric LAMP.” medRxiv : The Preprint Server for Health Sciences, May. https://doi.org/10.1101/2020.05.07.20093542.
  11. Huang WE, Lim B, Hsu CC, et al. RT-LAMP for rapid diagnosis of coronavirus SARS-CoV-2. Microb Biotechnol. 2020;13(4):950-961. 
  12. Yu L, Wu S, Hao X, et al. Rapid Detection of COVID-19 Coronavirus Using a Reverse Transcriptional Loop-Mediated Isothermal Amplification (RT-LAMP) Diagnostic Platform. Clin Chem. 2020;66(7):975-977. 
  13. Park GS, Ku K, Baek SH, et al. Development of Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Assays Targeting Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2). J Mol Diagn. 2020;22(6):729-735.
  14. Kashir J, Yaqinuddin A. Loop mediated isothermal amplification (LAMP) assays as a rapid diagnostic for COVID-19. Med Hypotheses. 2020;141:109786.
  15. Lu R, Wu X, Wan Z, Li Y, Jin X, Zhang C. A Novel Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Method for Rapid Detection of SARS-CoV-2. Int J Mol Sci. 2020;21(8):2826
  16. Jiang M, Pan W, Arasthfer A, et al. Development and Validation of a Rapid, Single-Step Reverse Transcriptase Loop-Mediated Isothermal Amplification (RT-LAMP) System Potentially to Be Used for Reliable and High-Throughput Screening of COVID-19. Front Cell Infect Microbiol. 2020;10:331.
  17. Yan C, Cui J, Huang L, et al. Rapid and visual detection of 2019 novel coronavirus (SARS-CoV-2) by a reverse transcription loop-mediated isothermal amplification assay. Clin Microbiol Infect.
  18. Baek YH, Um J, Antigua KJC, et al. Development of a reverse transcription-loop-mediated isothermal amplification as a rapid early-detection method for novel SARS-CoV-2. Emerg Microbes Infect. 2020;9(1):998-1007.
  19. Lamb LE, Bartolone SN, Ward E, Chancellor MB. Rapid detection of novel coronavirus/Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) by reverse transcription-loop-mediated isothermal amplification. PLoS One. 2020;15(6):e0234682. 
  20. Dao Thi VL, Herbst K, Boerner K, et al. A colorimetric RT-LAMP assay and LAMP-sequencing for detecting SARS-CoV-2 RNA in clinical samples [published online ahead of print, 2020 Jul 27].
Variações genéticas, sistema ABO e COVID-19

Variações genéticas, sistema ABO e COVID-19

Variações no nosso DNA nos tornam mais susceptíveis à infecção pelo SARS-COV-2?

Estudo sugere potencial associação entre grupo sanguíneo ABO e gravidade de COVID-19

Um dos maiores desafios na atual epidemia de COVID-19 é compreender a grande variabilidade de sintomas associados a infecção por SARS-CoV-2, o vírus que causa a doença. Embora, a maioria das pessoas permaneça assintomática ou desenvolva apenas sintomas leves ou moderados, 4.9% a 11.5% dos infectados  podem ter formas graves e/ou letais da doença (1). 

Há muito tempo já sabemos que a susceptibilidade a patógenos pode ser influenciada por variações no nosso DNA. O melhor exemplo é a mutação “delta-32” no gene CCR5 que confere, a seus portadores, resistência ao HIV quando presente em duas cópias. Pesquisadores do mundo todo se perguntam se situação similar pode ocorrer com a COVID-19

Desde o início da pandemia vários pesquisadores ao redor do mundo conduzem estudos que analisam o DNA de pacientes que foram infectados com o vírus para identificar fatores genéticos que possam explicar a susceptibilidade a infecção e a gravidade da doença. Essas descobertas serão importantes para identificar pacientes com maior ou menor risco, e também podem contribuir para tratamentos mais eficientes e desenvolvimento de vacinas. 

 

Você conhece a COVID-19 Host Genetics Initiative?

 

Nesse contexto a colaboração internacional é fundamental. Um exemplo é o COVID-19 Host Genetics Initiative, um grande esforço de pesquisadores do mundo todo que compartilham resultados de estudos de análises genéticas de pacientes infectados por COVID-19 (2). Os resultados são disponibilizados no site da iniciativa e podem ser acessados por toda a comunidade científica (3). 

No início da pandemia especulava-se que existia relação entre variantes no gene ACE2 e a susceptibilidade à doença. O SARS-CoV-2 usa o receptor de ACE2 para entrar nas células do hospedeiro. Mas até o momento não há dados que confirmem qualquer associação com ACE2. Por outro lado, estudos  sugerem uma possível associação da doença com grupo sanguíneo ABO e outras regiões do nosso genoma. 

 

Estudo sugere potencial associação entre grupo sanguíneo ABO e gravidade de COVID-19

 

Um estudo genético publicado no mês de junho no New England Journal of Medicine (NEJM) sugere um potencial envolvimento do sistema de grupos sanguíneos ABO na COVID-19 (4). Nesse estudo, cientistas usaram uma estratégia chamada GWAS (genome wide association study) para analisar regiões específicas do genoma de 1980 pacientes com COVID-19 e compará-las com o genoma de pessoas saudáveis (grupo controle).

Os pacientes com COVID-19 apresentavam quadros respiratórios graves e estavam internados em hospitais italianos e espanhóis. Os resultados do estudo sugerem uma possível associação entre o grupo sanguíneo A e maior risco de desenvolver quadros mais graves da doença. Os resultados também sugerem um possível efeito protetor do grupo O em comparação aos outros grupos sanguíneos. Outro estudo chinês publicado anteriormente também havia identificado uma possível relação entre grupo ABO e COVID-19 (5).

É importante ressaltar que o artigo do NEJM é apenas um estudo preliminar e que mais estudos com um número maior de pacientes precisam ser publicados para confirmar uma possível associação entre grupos sanguíneos e risco de formas mais graves de COVID-19. 

O estudo também identificou uma segunda região do genoma, no cromossomo 3 (3p21.31), que também parece estar associada a quadros graves da doença e que já tinha sido previamente identificada também no COVID-19 Host Genetics Initiative. Seis genes estão localizados nessa região: SLC6A20, LZTFL1, CCR9, FYCO1, CXCR6 e XCR1. 

Este estudo do NEJM não identificou associação com complexo HLA, região do genoma importante para outras infecções virais. 

Referências

(1) Severe Outcomes Among Patients with Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) — United States, February 12–March 16, 2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2020;69:343-346

(2) COVID-19 Host Genetics Initiative. The COVID-19 Host Genetics Initiative, a global initiative to elucidate the role of host genetic factors in susceptibility and severity of the SARS-CoV-2 virus pandemic. Eur J Hum Genet 2020;28:715-718

(3)  https://www.covid19hg.org/

(4) Ellinghaus D, Degenhardt F, Bujanda L, et al. Genomewide Association Study of Severe Covid-19 with Respiratory Failure. N Engl J Med. 2020.

(5) Wu Y, Feng Z, Li P, Yu Q. Relationship between ABO blood group distribution and clinical characteristics in patients with COVID-19. Clin Chim Acta. 2020;509:220-223.