Введение

В конце 2019 г. в городе Ухань (КНР) среди населения внезапно началась неизвестная инфекция. Возбудитель был зарегистрирован 7 января как 2019-nCoV и SARSCoV-2, а заболевание — как COVID-19. Уже 11 марта 2020 г. Всемирная организация здравоохранения объявила данную инфекцию пандемией [1]. Вирус поражает сердечно-сосудистую, дыхательную, нервную, желудочно-кишечную системы, почки [2]. Огромное число случаев заболевания сопровождается грозными осложнениями, которые приводят к инвалидности и летальному исходу. Также встречаются случаи бессимптомного течения инфекции COVID-19 с такой же контагиозностью, как и симптоматическое течение инфекции [3]. Тяжелое течение COVID-19 наиболее часто отмечено у лиц с сопутствующей сердечно-сосудистой, бронхолегочной патологией, хронической болезнью почек, сахарным диабетом, метаболическим синдромом, злокачественными новообразованиями, у лиц старше 65 лет [4]. Помимо сказанного, молекулярно-генетический аспект также играет большую роль в формировании групп риска. В настоящее время проводятся исследования, связанные с ассоциацией генетических маркеров и тяжестью течения инфекции COVID-19 [5, 6]. Анализ тяжести проявления заболевания COVID-19 на генетическом уровне позволит найти соответствующие пути для реализации профилактики вспышек инфекции, а также обратить внимание на бессимптомных пациентов, которые в большинстве случаев, не обращаясь за медицинской помощью, способствуют распространению инфекции.

Цель систематического обзора — анализ ассоциации генетических маркеров с различными формами течения COVID-19 у человека.

Материал и методы

С целью поиска литературного материала использованы следующие ключевые слова: «генетические маркеры», «бессимптомное течение COVID-19», «легкая степень тяжести COVID-19», «средняя степень тяжести COVID-19», «тяжелая степень тяжести COVID-19», «мутация», «полиморфизм», «HLA», «ACE2», «TMPRSS2», «LZTFL1», а также общепринятые сокращения: SARSCoV-2 — severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, COVID-19 — COronaVIrus Disease 19, ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения, ПЦР — полимеразная цепная реакция, ВНП — вариант нуклеотидной последовательности. Для поиска русскоязычных публикаций использована поисковая система eLIBRARY.RU — научная электронная библиотека [https://www.elibrary.ru], для поиска англоязычной литературы задействовалась поисковая система PubMed.gov [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov]. Условиями включения стали: возраст пациентов от 18 лет, положительный результат обнаружения нуклеиновой кислоты SARS-CoV-2 в образцах методом ПЦР с обратной транскриптазой, ранжирование пациентов по степеням тяжести течения инфекции COVID-19. В данном анализе рассматривались только публикации последних 3 лет (2020—2022 гг.) и не включались клинические исследования препаратов, исследования, проведенные на животных, а также обзоры литературы.

Результаты

В общей сложности в русскоязычной поисковой системе найдены 13 источников. Из анализа исключены 9 статей. В итоговый анализ включены 4 русскоязычные статьи. В англоязычной поисковой системе найдены 122 источника, из них 95 не фигурировали в анализе. В итоговый анализ вошли 27 англоязычных статей. Исключены из анализа статьи с тематикой генетических аспектов восприимчивости к инфекции COVID-19 и не содержащие анализ форм тяжести заболевания, а также исследования, направленные на анализ генетических маркеров возбудителя инфекции. В общей сложности из проанализированной литературы отобраны статьи (всего 31), которые соответствуют критериям включения в анализ. Наиболее часто упоминаемые гены, ассоциированные с тяжестью течения COVID-19: HLA, ACE2, TMPRSS2, LZTFL1. Названия одного или нескольких представленных генов встретились в 21 из 31 статьи.

HLA (human leukocyte antigen) — гены главного комплекса гистосовместимости. Локализованы на коротком плече 6-й хромосомы. Главная функция генов главного комплекса гистосовместимости — обеспечение баланса в функционировании иммунной системы [7].

Ген TMPRSS2 (transmembrane serine protease 2) кодирует трансмембранную сериновую протеазу 2. Хромосомная локализация гена — 21q22.3 [8]. Белок, активируемый геном TMPRSS2, облегчает проникновение вирусов в клетки хозяина путем протеолитического расщепления и активации гликопротеинов вирусной оболочки, способствуя вирусной инфекционности [9].

Ген АСЕ2 (angiotensin converting enzyme 2) кодирует ангиотензинпревращающий фермент 2. Хромосомная локализация гена — Хр22.2 [10]. Белок ACE2, кодируемый геном АСЕ2, идентифицирован как рецептор SARS-COV-2 на клеточной мембране, он опосредует проникновение вируса в клетку и его последующее распространение в инфекционной зоне [11].

Ген LZTFL1 (leucine zipper transcription factor like 1) картируется в хромосомной области 3p21.31. Одноименный белок, кодируемый геном, участвует в цилиогенезе и внутриклеточной доставке цилиарных белков, влияя на функцию эпителиальных клеток дыхательных путей, а также участвует в формировании иммунных синапсов [12].

В ходе анализа литературы получены следующие результаты.

Ассоциация между бессимптомным течением инфекции COVID-19 и генотипом HLA-B*15:01 выявлена в исследовании D.G. Augusto и соавт., в котором принимали участие 1428 пациентов с положительным результатом тестирования на SARS-CoV-2 [13].

Ассоциация между легким течением инфекции COVID-19 и генотипом HLA-B*35 отражена в исследовании, проведенном в Саудовской Аравии на выборке азиатских пациентов. В описании этого исследования подчеркивается, что связь между системой HLA и результатом COVID-19 может быть ассоциирована с этническими особенностями. Следует отметить, что генетические различия между группами населения должны быть изучены в более широком масштабе для оценки прогноза течения инфекции [14].

Ассоциация со среднетяжелой формой течения инфекции COVID-19 и генотипами HLA-DRB1*04, HLA-DRB1*10, DRB1*04/DRB1*11 выявлена в исследовании S. Ebrahimi и соавт., в котором принимали участие 144 пациента с молекулярно-подтвержденной инфекцией COVID-19. У данного исследования имеются ограничения в виде небольшого числа проанализированных образцов, а также отсутствия типирования с высоким разрешением для аллелей HLA [15].

Ассоциация с тяжелым течением инфекции COVID-19 отражена в ряде исследований. Так, в исследовании, проведенном в Санкт-Петербурге, выявлена ассоциация генотипа HLA-DRB1*07*07 с тяжелым течением заболевания [6]. В данном исследовании бессимптомное и легкое течение инфекции COVID-19 объединено в одну группу, что, вероятно, при дальнейших исследованиях может затруднить анализ. В иранском исследовании, в котором участвовали 48 тяжелобольных пациентов, находящихся или нуждающихся в госпитализации в отделение реанимации, выявлена ассоциация с тяжелым течением COVID-19 следующих генотипов: HLA-B*38, HLA-A*68, HLA-A*24, HLA-DRB1*01. Ограничением данного исследования является небольшой размер выборки [16]. В выборке японских пациентов выявлена ассоциация генотипа HLA-DRB1*09:01 с тяжелым течением инфекции COVID-19 [17]. С тяжелым течением инфекции ассоциирован также генотип HLA-DRB1*04:01 в выборке европейских пациентов [18].

Критическая и летальная форма инфекции COVID-19 рассматривалась в исследованиях, в которых выявлены следующие ассоциации. В исследовании S. Ebrahimi и соавт. выявлена ассоциация между критическим течением COVID-19 и генотипом HLA-DRB1*03. Ограничения данного исследования обозначены выше [15]. С летальной формой ассоциированы генотипы HLA-B*51 и HLA-DRB1*13 [14]. Анализируя данные литературы, следует отметить, что изучение ВНП данного гена имеет большие перспективы для оптимизации профилактики и своевременного лечения генетически предрасположенных пациентов с целью снижения статистически значимых случаев тяжелого течения COVID-19 и улучшения эпидемиологической обстановки. Однако остается неясным, какие именно ВНП вносят наибольший вклад в развитие осложнений COVID-19, что означает перспективность их дальнейшего изучения.

В ходе анализа литературы, направленного на поиск ассоциации гена TMPRSS2 с различными формами течения COVID-19, найдена следующая информация.

Ассоциация между бессимптомным/легким течением инфекции COVID-19 и генотипом AA rs12329760 гена TMPRSS2 выявлена во вьетнамском исследовании. Ввиду строгого социального дистанцирования в начале данного проекта стратегия сбора образцов контрольной группы стала ограничением данного исследования [19]. Исследовательская группа в Иране состояла из 288 госпитализированных больных с подтвержденной инфекцией COVID-19. В данном исследовании также выявлена ассоциация генотипа СС rs12329760 гена TMPRSS2 с легким течением инфекции. Однако у исследования имеются ограничения: небольшой размер выборки, недостаточное количество терапевтических и симптоматических данных, а также отсутствие оценки ВНП на экспрессию гена [20]. В британском исследовании выявлена ассоциация аллеля Т rs12329760 гена TMPRSS2 со сниженной вероятностью развития тяжелой формы течения COVID-19. Эта связь была сильнее у гомозиготных носителей данного генотипа. Ограничением исследования является отсутствие образцов от бессимптомных/малосимптомных пациентов, при получении данных можно дополнительно изучить роль ВНП rs12329760 гена TMPRSS2 в отношении инфекции COVID-19 [21].

Ассоциация с тяжелым течением инфекции COVID-19 отражена в следующих исследованиях. S. Martínez-Diz и соавт. была получена ассоциация аллеля G rs2070788 гена TMPRSS2 с тяжелым течением COVID-19. Ограничением данного исследования является небольшой размер выборки [5]. В исследовании S. Abdelsattar и соавт. выявлена ассоциация аллеля Т rs12329760 гена TMPRSS2 с тяжелой формой COVID-19. Ограничением этого исследования также является небольшой размер выборки [22]. В исследовании M. Rokni и соавт. также выявлена ассоциация тяжелого течения COVID-19 с генотипами СС rs75603675 гена TMPRSS2, TT rs12329760 гена TMPRSS2, GG rs4303795 гена TMPRSS2. Ограничения данного исследования указаны выше [20].

Ассоциация между летальным течением инфекции COVID-19 и генотипом GG rs2070788 гена TMPRSS2 выявлена в исследовании C.C. de Andrade и соавт., в котором принимали участие 175 пациентов старше 55 лет. В многопараметрическом анализе носительство генотипа GG rs2070788 гена TMPRSS2 увеличивало риск смерти у пожилых людей, госпитализированных по поводу COVID-19, в 4 раза, независимо от других факторов [23]. При обследовании выборки индийских пациентов выявлена ассоциация аллеля G rs2070788 гена TMPRSS2 с летальным течением COVID-19. Ограничениями данного исследования являются отсутствие дополнительных данных о ковариантах, таких как пол, наличие сопутствующих заболеваний, штамм вируса, меры профилактики, а также информации о наличии доступа к медицинским организациям [24]. На основании данных литературы можно сделать вывод, что ген TMPRSS2, который кодирует белок, связывающий SARS-CoV-2 с клеткой-мишенью, обладает важной функцией в реализации инфекции COVID-19. Перспектива изучения ВНП гена TMPRSS2 ввиду его функционального значения связана с рассмотрением вариантов дальнейших исследований в области разработки персонализированного лечения COVID-19. Следует также отметить, что недостаточно информации о ВНП, ассоциированных с бессимптомным течением COVID-19, играющим немалую роль в распространении инфекции, а некоторые исследования, в которых рассмотрено тяжелое течение COVID-19, имеют ряд ограничений, в связи с чем их результаты должны быть дополнительно подтверждены.

В ходе анализа работ, направленных на изучение генетических маркеров гена АСЕ2 и тяжести течения инфекции COVID-19, получена информация об ассоциации ряда ВНП с тяжелым и критическим течением COVID-19.

Так, с 2020 по 2021 г. в Мексике проводилось многоцентровое перекрестное исследование. Помимо подтвержденной инфекции COVID-19 у пациентов имелись сопутствующие хронические заболевания: артериальная гипертензия или сахарный диабет 2-го типа. В результате исследования установлена ассоциация между тяжелым, критическим течением COVID-19 у мужчин и аллелем Т rs2285666 гена ACE2, данный показатель не зависел от возраста или наличия сопутствующего неинфекционного заболевания. У исследования имеются ограничения в виде отсутствия информации об образе жизни, курении, т.е. факторах, влияющих на увеличение риска тяжелого течения инфекции COVID-19 [25]. В Баку проведено исследование, в ходе которого выявлена ассоциация генотипа АА rs2285666 гена ACE2 с тяжелым течением инфекции COVID-19. Имеется информация о том, что больные с тяжелым и крайне тяжелым течением инфекции COVID-19 являются носителями гомозиготных генотипов, а больные со среднетяжелым и легким течением — носителями гетерозиготных генотипов [26].

На базе больниц и медицинских центров Германии проходило исследование, направленное на выявление ассоциации ВНП гена ACE2 и тяжести течения COVID-19. Выявлена ассоциация аллеля G rs2285666 гена ACE2 с тяжелой и летальной формой течения инфекции COVID-19, риск увеличивался в 3 раза у носителей генотипа GG rs2285666 гена ACE2. В ходе данного исследования нет градации на легкую и среднюю степень тяжести ввиду ограничения выборки (30 человек с легкой и средней формой течения инфекции COVID-19) [27]. В исследовании P. Hamet и соавт. выявлена ассоциация аллеля Т rs2074192 гена ACE2 с тяжелым течением COVID-19 у курящих мужчин с ожирением в выборке франко-канадских и британских пациентов [28]. Анализируя материалы исследований, можно сделать вывод, что ген ACE2 совместно с геном TMPRSS2 представлены как одни из самых перспективных функциональных регуляторов в отношении восприимчивости к инфекции COVID-19. Тем не менее в литературе уделено мало внимания механизмам регуляции гена ACE2, изучение которых может послужить дополнительным звеном в понимании патогенеза и разработке вариантов лечения COVID-19.

Анализ ассоциаций ВНП гена LZTFL1 с тяжестью течения COVID-19 представлен в следующих работах.

В Беларуси проведено исследование, в котором при генотипировании выявлена ассоциация генотипа СС rs10490770 гена LZTFL1 и ТС rs10490770 гена LZTFL1 с тяжелым течением COVID-19 [29]. В 2020 г. в Германии проводилось исследование, в ходе которого выявлена ассоциация аллеля Т rs73064425 гена LZTFL1 с тяжелой формой заболевания. Однако данное исследование имеет некоторые ограничения: это небольшой объем выборки, а также различия по полу и возрасту больных и лиц контрольной группы из-за разных стратегий отбора проб [30]. Определена также ассоциация аллеля А rs17713054 гена LZTFL1 с тяжелым течением COVID-19 [31]. Исходя из анализа представленной литературы, можно сделать вывод, что некоторые ВНП гена LZTFL1 играют не последнюю роль в клиническом исходе инфекции COVID-19. Большинство исследований направлены на изучение тяжелого течения COVID-19 ввиду главной функции гена кодирования белка, регулирующего функцию эпителиальных клеток дыхательных путей, нарушение деятельности которого часто ассоциировано с дыхательной недостаточностью. Таким образом, данный ген может быть перспективен для дальнейшего изучения с целью разработки мероприятий, предотвращающих осложнения инфекции COVID-19, а также для рассмотрения варианта дальнейшего поиска в области вакцинопрофилактики. Следует отметить, что лишь небольшое количество исследований направлено на поиск ассоциации гена LZTFL1 с восприимчивостью и устойчивостью к инфекции COVID-19, это может послужить платформой для дальнейших работ, способных положительно влиять на изучение генетических аспектов пандемии и путей борьбы с нею.

Обобщенные данные представлены в Приложении.

Выводы

Большинство исследований 2020—2022 гг. направлено на изучение генетических маркеров вируса. Во многих исследованиях выполнен поиск ассоциаций с тяжелым течением COVID-19. Остаются малозаметными бессимптомные случаи заболевания, которые также приводят к серьезным последствиям в социальной и экономической сфере общества ввиду распространения инфекции. В основной массе исследований, представленных в литературе, изучена ассоциация степеней тяжести течения COVID-19 и вариантов нуклеотидной последовательности генов HLA, ACE2, TMPRSS2, LZTFL1. Данные гены являются перспективными для дальнейшего изучения и могут внести большой вклад в стратификацию рисков, оптимизацию профилактики и разработку персонализированного лечения. Анализ литературы позволяет нам включить генетические маркеры в факторы риска течения инфекции COVID-19. Однако современные исследования имеют ряд ограничений: небольшие размеры выборки, обследование только одной популяции, разные интерпретации степеней тяжести COVID-19.

Финансирование: работа выполнена в рамках бюджетной темы №122031700115-7 при поддержке стипендии Президента Российской Федерации СП-2974.2022.4 (2021—2024).

Участие авторов: написание текста, сбор и обработка материала — В.В. Зорина; концепция исследования и редактирование — А.Д. Худякова, Е.В. Гарбузова.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Приложение