Description

В рамках комплексного изучения патогенеза COVID-19 и ПКС был проведен ряд исследований:
1) Был проведен подробный анализ клинических данных 408 пациентов с ПКС и отдаленными последствиями COVID-19;
2) При использовании моделей PRS не было обнаружено четких ассоциаций между тяжестью течения заболевания и риском развития ПКС;
3) Было впервые выявлено 6 ранее клинически не описанных клинически полиморфизма, ассоциированных с тяжестью течения (STAT1 rs41379748, STAT2 rs1305325812, TBK1 rs1264413997) и исходом (TRAF3IP2 rs139767840, TRAF3IP2-AS1 rs139767840, STAT2 rs760656266) COVID-19;
4) Анализ литературы показал, что на основании всех собранных в ходе выполнения данной НИР данных возможно создание алгоритма для предсказания развития ПКС. Реализация планируется в 2025 году (следующий этап НИР);
5) Была разработана таргетная панель для выявления полиморфных вариантов, играющих роль в развитии осложненного течения COVID-19, ПКС, а также влияющих на реабилитационный статус пациента;
6) Было показано, что GFAP значительно повышен в остром периоде COVID-19, но на сегодняшний момент нет оснований утверждать, что неврологические проявления ПКС связаны с повреждением ЦНС;
7) Был разработан способ прогнозирования летального исхода заболевания у пациента с установленным диагнозом «COVID-19» (Приложение А).
Исследования проводились с использованием методов секвенирования нового поколения (NGS), мультиплексного иммунофлуоресцентного анализа, аллель-специфической полимеразной цепной реакции (ПЦР), иммуноферментного анализа (ИФА), с привлечением данных рутинных клинико-лабораторных и клинико-инструментальных исследований.

Layman's description

В ходе отчетного этапа были продолжены работы по изучению клинических и молекулярных особенностей течения COVID-19, а также проведены работы, направленные на изучение постковидного синдрома (ПКС).
Для этого были в первую очередь проанализированы клинические данные довольно обширной когорты из 408 пациентов с ПКС и отдаленными последствиями COVID-19. Основными проявлениями ПКС и отдаленных последствий COVID-19 в нашем исследований были выделены: в 23,31 % случаев кардиологические проявления, в 18,75 % неврологические, в 25,24 % случаев отдаленные последствия в виде респираторных симптомов и признаков фиброза легочной ткани. Биоматериал всех этих пациентов был помещен в биобанк и включен в выборку для проведения секвенирования генома с низким покрытием и исследования точечных генетических вариантов.
В рамках продолжения детального изучения молекулярных механизмов COVID-19 были изучены генетические варианты в генах врожденного иммунитета (TLR3, TLR7, UNC93B1, TICAM1, TRAF3, TBK1, IRF3, IRF7, IFNAR1, IFNAR2, STAT1, STAT2, IRF9), связанные с тяжестью течения и исходом заболевания.
Были дополнительно секвенированы геномы (с низким покрытием) более 700 пациентов с отдаленными последствиями COVID-19 и контрольных пациентов. Для изучения отдельных полиморфизмов на широких выборках была разработана тест-система для определения точечных генетических вариантов в генах MUC5B, TERT, TLR3 и TLR7, приводящих к развитию осложненного течения COVID-19, а также ПКС. С применением этой тест-системы были протестированы как пациенты с COVID-19, так и субъекты с различными формами ПКС.
Была проведена оценка потенциала определения периферических уровней GFAP для ранней диагностики неврологических проявлений ПКС. Для этого методом ИФА у пациентов с неврологическими проявлениями ПКС, оцененными согласно неврологическим шкалам, в остром периоде COVID-19 и на момент регистрации отдаленных осложнений, а также у пациентов с болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона и условно-здоровых субъектов определяли уровень GFAP в сыворотке крови.
Изучение механизмов, лежащих в основе иммунопатологических реакций как при различных формах COVID-19, так и его отдаленных осложнениях поможет выделить предикторы и группы риска развития тяжелого течения, исходов и отдаленных последствий COVID-19, спрогнозировать своевременный подход к терапии этих состояний

Key findings for the stage (in detail)

В ходе выполнения отчетного этапа НИР были получены следующие результаты:
1) Проведено клиническое описание 408 пациентов с ПКС, из них 70 человек были включены в подгруппу с осложнениями в виде ССЗ, 27 человек – в подгруппу осложнений по типу ФП-ТП, 78 человек – в подгруппу с неврологическими осложнениями, 105 в группу с осложнениями со стороны дыхательной системы, причем степень коморбидности во всех выявленных группах достоверно превышала показатели пациентов без признаков ПКС,
2) Достоверных связей проявлений ПКС со стороны сердечно-сосудистой системы со степенями тяжести перенесенной инфекции SARS-CoV-2 получено не было, так как изменения наблюдались у пациентов как с легкой формой заболевания, так со среднетяжелой и тяжелой формами,
3) Среди пациентов группы «SCI-ARRHYTMIA», которые были вакцинированы, прослеживается тенденция более легкого течения инфекции SARS-CoV-2 в сравнении с пациентами, не прошедшими вакцинацию, у которых чаще диагностировалась среднетяжелая степень тяжести заболевания,
4) Обнаружена тенденция взаимосвязи наличия признаков расстройства поведения в фазу сна с быстрыми движениями глаз по результатам скринингового опросника со степенью тяжестью перенесенного COVID-19,
5) При анализе причин, которые могли бы способствовать развитию пневмофиброза, достоверных связей с повторным эпизодом перенесенной коронавирусной инфекцией, степенью коморбидности, а также наличием хронических неспецифических заболеваний легких, курения не выявлены,
6) Показано, что проведение бодиплетизмографии у пациентов с фиброзом легких после перенесенной инфекции COVID-19 позволяет диагностировать рестриктивные изменения при снижении показателя ООЛ до 86 % от нормы и ООЛ/ОЕЛ до 82 % от нормы,
7) У 55,24 % пациентов с выявленным по данным КТ фиброза легких после перенесенной инфекции COVID-19, при средней продолжительности наблюдения от заболевания 2,33 года, отмечается снижение диффузионной способности легких умеренной выраженности (до 77 % от нормы), что требует дальнейшего динамического мониторинга,
8) Было проведено секвенирование с низким покрытием до увеличения общей выборки до 2000 субъектов, в том числе для пациентов с ПКС,
9) Была разработана и протестирована на выборке более 2000 образцов таргетная панель (тест-системы) для выявления полиморфных вариантов MUC5B (rs35705950), TERT (rs2736100), TLR3 (rs3775290) и TLR7 (rs179008) играющих роль в развитии осложненного течения COVID-19 и ПКС,
10) После расчета PRS индивидуумы были отдельно стратифицированы по признаку наличия или отсутствия гомозигот по альтернативному аллелю и гетерозигот по вариантам генов MUC5B (rs35705950), TERT (rs2736100), TLR3 (rs3775290) и TLR7 (rs179008),
11) Признаки наличие или отсутствие гомозиготы по альтернативной аллели или гетерозиготы MUC5B (rs35705950), TERT (rs2736100), TLR3 (rs3775290) и TLR7 (rs179008) были добавлены в модели тяжести течения заболевания и исходов в качестве предикторов; Показатели AUC модели с дополнительными предикторами составили 0,6822; 0,6836; 0,6838 и 0,6837,
12) Показано, что более тяжелое течение COVID-19 не связано с повышенным риском возникновения ПКС, что согласуется с данными последних опубликованных работ, опубликованных в мировых рецензируемых изданиях,
13) Анализ полиморфизмов в MUC5B (rs35705950), TERT (rs2736100), TLR3 (rs3775290) и TLR7 (rs179008) не выявил значительных ассоциаций с тяжестью заболевания, что может быть связано с ограничениями в размере выборки и сложностью природы ПКС,
14) Было впервые выявлено 3 ранее не описанных клинически полиморфизма, ассоциированных с тяжестью течения COVID-19: STAT1 rs41379748, STAT2 rs1305325812, TBK1 rs1264413997; анализ литературы показал, что функциональное значение этих полиморфизмов неизвестно,
15) Было впервые выявлено 3 ранее не описанных клинически полиморфизма, ассоциированных с исходом COVID-19: TRAF3IP2 rs139767840, TRAF3IP2-AS1 rs139767840, STAT2 rs760656266; анализ литературы показал, что функциональное значение этих полиморфизмов неизвестно,
16) Не было найдено полиморфизмов, которые сами по себе вносили бы значимый вклад в развитие исхода или тяжесть течения заболевания. Но было найдено несколько тенденций, так гомозиготная форма аллеля С (С/С) гена TERT, присутствует только у 17 % пациентов в группе умерших, что реже чем у выживших пациентов, вместе с этим у пациентов, перенесших COVID-19 в тяжелой или крайне тяжелой форме течения, чаще присутствовала аллель T гена TLR3. Так же в нашем исследовании у пациентов как в общей группе с ПКС, и в группе пациентов с нейроковидом в два раза чаще встречается полиморфизм G/T гена MUC5B,
17) Было построено несколько предсказательных моделей, которые могут послужить основой для разработки генетической панели для предсказания исхода COVID-19 и развития ПКС. Так, было показано, что наличие полиморфизмов A/A в гене TERT и С/С в гене TLR3 повышают шансы летального исхода. Ген MUC5B, по всей видимости, участвует в развитии ПКС, при наличии полиморфизма GG шансы пациента на развитие ПКС значимо возрастают. Вместе с этим был проанализирован вклад коморбидных состояний в развитие летального исхода, предложенная модель обладала как большей точностью, так и лучшими показателями значимости для предикторов. При наличии в анамнезе застойной сердечной недостаточности, цереброваскулярной болезни, поражения почек и полиморфизмов А/А (TERT) и аллели С (TLR3) шансы пациента на летальный исход. Таким образом нами предложены три гена, которые могут предсказывать развитие ПКС и летальный исход COVID-19,
18) Были определены уровни GFAP у 292 пациентов: 35 в остром периоде COVID-19, 41 – с ПКС, 70 с БА, 18 с УКН, 73 с БП и 55 условно-здоровых индивидуумов,
19) Показано, что уровни GFAP значительно повышены в остром периоде COVID-19, что свидетельствует о наличии признаков астроглиального поражения и/или нарушения проницаемости ГЭБ,
20) Показано, что на сегодняшний момент нет оснований утверждать, что неврологические проявления ПКС связаны с сохраняющимся или вновь возникшим повреждением ЦНС, соответственно, нет возможности использования уровней GFAP в качестве маркера нейроковид,
21) Поданы документы на регистрацию РИД: Способ прогнозирования летального исхода заболевания у пациента с установленным диагнозом «COVID-19». Дата приоритета – 01.11.2024, регистрационный номер 2024133085.
Настоящее изобретение предлагает способ прогнозирования летального исхода заболевания у пациента с диагнозом COVID-19, заключающийся в измерении концентрации IP-10, CD40L, VEGF и MDC в сыворотке крови пациента, полученной до назначения терапии. Преимуществом заявляемого способа прогнозирования развития летального исхода COVID-19 является его возможность выявить высокий риск летального исхода (чувствительность 99,8 %) на любом сроке развития заболевания до начала лечения.

Key findings for the stage (summarized)

В рамках комплексного изучения патогенеза COVID-19 и ПКС был проведен ряд исследований:
1) Анализ клинических данных пациентов с ПКС и отдаленными последствиями COVID-19. Основными проявлениями ПКС и отдаленных последствий COVID-19 в нашем исследований были выделены: в 23,31 % случаев кардиологические проявления, в 18,75 % неврологические, в 25,24 % случаев отдаленные последствия в виде респираторных симптомов и признаков фиброза легочной ткани:
- в группе пациентов с кардиологическими проявлениями частота встречаемости впервые выявленных форм ИБС наблюдалась в 10 % случаев, из которых у 7,14 % пациентов ИБС носила прогрессирующий характер и потребовала проведения дальнейшего хирургического лечения в виде баллонной ангиопластики и стентирования коронарных артерий,
- впервые выявленные нарушения ритма в структуре патологии сердечно-сосудистой системы у пациентов с проявлениями ПКС составили 45,71 %, а нарушения ритма по типу ФП-ТП в 94,44 % случаев потребовало хирургического лечения в виде радиочастотной абляции.
- достоверных связей проявлений ПКС со стороны сердечно-сосудистой системы со степенями тяжести перенесенной инфекции SARS-CoV-2 получено не было,
- у пациентов с нарушениями ритма по типу ФП-ТП, которые были вакцинированы, прослеживается тенденция более легкого течения инфекции SARS-CoV-2 в сравнении с пациентами, не прошедшими вакцинацию, у которых чаще диагностировалась среднетяжелая степень тяжести заболевания,
- в группе пациентов с нейроковид наиболее частыми жалобами были: нарушение памяти (76,92 %) и концентрации внимания (56,41 %), снижение энергии и работоспособности (58,97 %), повышенную утомляемость (55,1 %), нарушение обоняния (35,90 %), нарушение сна (34,62 %), а в 57,69 % отмечались когнитивные нарушения по результатам MoCA, в 94,59 % случаев – астенический синдром, 47,40 % – показатели пониженной активности, общей астении, 37,84 % – психической астении (), физической астении (28,38 %), снижения мотивации (10,81 %),
- обнаружена тенденция взаимосвязи наличия признаков расстройства поведения в фазу сна с быстрыми движениями глаз по результатам скринингового опросника со степенью тяжестью перенесенного COVID-19,
- у пациентов с отдаленными последствиями в виде респираторных симптомов и признаков фиброза легочной ткани в 55,24 % случаев выявлены признаки легочного фиброза, причем достоверных связей с повторным эпизодом перенесенной коронавирусной инфекцией, степенью коморбидности, а также наличием хронических неспецифических заболеваний легких, курения не было выявлено, но отмечается снижение диффузионной способности легких умеренной выраженности (значения 77 % от нормы), что требует дальнейшего динамического мониторинга.
- проведение бодиплетизмографии у пациентов с фиброзом легких после перенесенной инфекции COVID-19 позволяет диагностировать рестриктивные изменения при снижении показателя ООЛ, что соответствует снижению медиан ООЛ до 86 % от нормы и 82 % от нормы для ООЛ/ОЕЛ;
2) Cоздание модели полигенных рисков, связанных с тяжелым течением и неблагоприятным исходом COVID-19, а также с развитием ПКС. Идентификация генетических предикторов (маркеров и биомаркеров), имеющих прогностическую значимость при оценке риска ПКС. При использовании моделей PRS не было обнаружено четких ассоциаций между тяжестью течения заболевания и риском развития ПКС. Анализ полиморфизмов в генах MUC5B, TERT, TLR3 и TLR7, не выявил значительных ассоциаций с тяжестью ПКС. Необходимы дальнейшие исследования для выявления других потенциальных предикторов ПКС и для разработки более эффективных стратегий лечения и профилактики;
3) Оценка вклада моногенных мутаций, связанных с ошибками иммунного ответа, в патогенез COVID-19. Было впервые выявлено 6 ранее клинически не описанных клинически полиморфизма, ассоциированных с тяжестью течения (STAT1 rs41379748, STAT2 rs1305325812, TBK1 rs1264413997) и исходом (TRAF3IP2 rs139767840, TRAF3IP2-AS1 rs139767840, STAT2 rs760656266) COVID-19;
4) Разработка биоинформатического алгоритма для формирования групп риска развития ПКС у пациентов, перенесших COVID-19 различной степени тяжести, а также предложений по использованию данного алгоритма для ведения пациентов с COVID-19 и ПКС. Анализ литературы показал, что на основании всех собранных в ходе выполнения данной НИР данных возможно создание алгоритма для предсказания развития ПКС. Реализация планируется в 2025 году (5 этап НИР);
5) Разработка таргетной панели (тест-системы) для выявления полиморфных вариантов, играющих роль в развитии осложненного течения COVID-19, ПКС, а также влияющих на реабилитационный статус пациента. В проведенном исследовании не было найдено полиморфизмов, которые сами по себе вносили бы значимый вклад в развитие исхода или тяжесть течения заболевания, но было построено несколько предсказательных моделей, которые могут послужить основой для разработки генетической панели для предсказания исхода COVID-19 и развития ПКС. Так, было показано, что наличие полиморфизмов A/A в гене TERT и С/С в гене TLR3 повышают шансы летального исхода. Ген MUC5B, по всей видимости, участвует в развитии ПКС, при наличии полиморфизма GG шансы пациента на развитие ПКС значимо возрастают;
6) Оценка потенциала определения периферических уровней GFAP для ранней диагностики неврологических проявлений ПКС (нейроковид). Уровни GFAP значительно повышены в остром периоде COVID-19, что свидетельствует о наличии признаков астроглиального поражения и/или нарушения проницаемости ГЭБ. На сегодняшний момент нет оснований утверждать, что неврологические проявления ПКС связаны с сохраняющимся или вновь возникшим повреждением ЦНС, соответственно, нет возможности использования уровней GFAP в качестве маркера нейроковид;
7) Разработка способа прогнозирования летального исхода заболевания у пациента с установленным диагнозом «COVID-19». Способ разработан (Приложение А).
Таким образом, в ходе нашего исследования были обследованы 408 пациентов с ПКС, была расширена коллекция клинического биоматериала пациентов с ПКС, получены новые данные о патогенезе течения тяжелых форм COVID-19, ПКС, а также был разработан алгоритм прогнозирования летального исхода COVID-19 у конкретного индивидуума.
Разработка таргетной генетической панели для выявления точечных мутаций позволит снизить экономические и временные затраты на оценку генетического статуса, необходимую для прогноза течения коронавирусной инфекции, развития ее осложнений, в том числе отдаленных и постковидного синдрома, а также для применения индивидуального подхода в рамках реабилитационных мероприятий. Использование метода ПЦР в реальном времени позволит применять панель в любых лабораториях, оснащенных стандартным комплектом оборудования для молекулярно-генетических исследований, что позволит добиться широкого охвата потенциальных пользователей разработки. Такой анализ относительно дешев и не требует накопления биоматериала для исследования.
Изучение механизмов, лежащих в основе иммунопатологических реакций как при различных формах COVID-19, так и его отдаленных осложнениях поможет выделить предикторы и группы риска развития тяжелого течения, исходов и отдаленных последствий COVID-19, спрогнозировать своевременный подход к терапии этих состояний. Необходимо создавать и реализовывать персонифицированные программы реабилитации пациентов, перенесших COVID-19 в разных клинических формах, и прогнозировать тяжесть постковидного синдрома.
Подобного рода комплексных клинико-генетических исследований ПКС в России пока не проводится. Результаты исследований позволят сформировать группы риска по развитию отдаленных осложнений COVID-19, в том числе и на основе генетической предрасположенности, а также персонифицировать программы медицинской реабилитации пациента.

Academic ownership of participants (text description)

Руководитель НИР: профессор, д.м.н. С. Г. Щербак (все разделы)
Ответственный исполнитель: доцент, к.м.н. А. Ю. Асиновская (все разделы)
Исполнители:
Старший научный сотрудник, к.б.н. С. В. Апалько (все разделы)
Старший научный сотрудник, к.м.н. С. В. Мосенко (все разделы)
Старший научный сотрудник, к.б.н. О. А. Клиценко (раздел 1)
Младший научный сотрудник Н. Н. Сушенцева (все разделы)
Младший научный сотрудник О. С. Попов (разделы 2-6)
Младший научный сотрудник В. С. Шиманский (введение, разделы 2, 3, заключение)
Младший научный сотрудник И. А. Полковникова (разделы 2-5)
Младший научный сотрудник А. О. Бессарабова (все разделы)
Младший научный сотрудник С. Д. Пономарева (все разделы)
Нормоконтроль А. М. Буруруев

Rationale of the interdisciplinary approach

В мире созданы консорциумы по анализу геномных данных у пациентов с COVID-19 (https://www.covid19hg.org). Результаты наших исследований позволят сформировать модели для оценки полигенных рисков тяжести течения и исхода COVID-19, а также отдаленных осложнений (постковидный синдром). Исследования полногеномных ассоциаций (genome-wide association studies, GWAS) являются основным источником знаний о роли генетики в развитии широкого спектра заболеваний человека. Полногеномное секвенирование является эффективной альтернативой микрочипам при поиске геномных ассоциаций. Также этот метод имеет преимущество, поскольку спектр исследуемых геномных вариантов не ограничен составом коммерческой панели, а охватывает весь геном, поэтому не привязан к конкретной популяции и позволяет выявлять новые варианты, что позволит расширить эталонные панели гаплотипов для интерпретации данных, полученных с помощью микрочипов. Полногеномное секвенирование с низким покрытием значительно превосходит микрочипы по плотности выявляемых вариантов, а также подходит для выявления редких вариантов. Для исследования генетического вклада в патогенез COVID-19 нами был выбран метод секвенирования генома с покрытием 5x, являющийся компромиссным в вопросах стоимости исследования и его информативности. При планируемой выборке в 2000 человек покрытие 5x позволяет достигнуть охвата SNP близкого к 100% для вариантов с частотой 0.5% и выше. На данный момент достаточно надежно показано, что врождённые ошибки иммунитета, связанные с интерферонами 1 типа, могут являться причиной тяжёлого течения COVID-19. Даже бессимптомное носительство миссенс- и нонсенс-мутаций в генах, обеспечивающих врожденный иммунитет, могут оказывать значительное влияние на течение и исход вирусных заболеваний, в том числе COVID-19.
Таргетное секвенирование генов интерферонового ответа и соотнесение полученных данных с имеющимися клинико-лабораторными данными, а также с рассчитанными полигенными рисками позволит оценить вклад мутаций изучаемых генов в патогенез COVID-19 и постковидного синдрома.
Легочный фиброз является одним из осложнений COVID-19, в связи с чем вызывает интерес сравнение протективных и рисковых факторов этого состояния и идиопатического легочного фиброза. Создание таргетной панели для анализа полиморфных вариантов, ассоциированных с развитием фибротических изменений легочной ткани и анализ этих полиморфизмов на имеющейся выборке, а также у пациентов с COVID-ассоциированным легочным фиброзом, проходивших реабилитацию, позволит оценить возможность использования ее для оценки реабилитационного статуса, причем возможно расширение области применения такого исследования на когорту пациентов с ХОБЛ и иными обструктивными заболеваниями дыхательной системы.
Полученные результаты могут лечь в основу рекомендаций с прогнозированием тяжести течения заболевания, исходов, отдаленных последствий и оценкой эффективности проводимой терапии, в зависимости от их геномных и генетических особенностей.
Short titleGZ-2024
AcronymM3_2024 - 1
StatusFinished
Effective start/end date1/01/2431/12/24

ID: 95412780