К тяжелому течению COVID-19 существует наследственная предрасположенность

С помощью машинного обучения ученые из НИУ ВШЭ разработали индекс риска, позволяющий предсказать предрасположенность к тяжелому течению COVID-19 по генотипу человека. Система основана на анализе генов, кодирующих человеческий лейкоцитарный антиген класса I, отвечающий за выработку Т-клеточного иммунитета при контакте с патогенном. Статья опубликована в журнале Frontiers in Immunology.

Ученые факультета биологии и биотехнологии ВШЭ совместно с коллегами из РНИМУ имени Н.И. Пирогова и городской клинической больницы № 15 имени О.М. Филатова изучили связь между генотипом человеческого лейкоцитарного антигена класса I (HLA-I), ответственного за выработку Т-клеточного иммунитета, и тяжестью течения COVID-19. Исследователи разработали индекс риска, основанный на сочетании аллелей генов, кодирующих HLA-I, который позволяет с высокой эффективностью предсказать предрасположенность к COVID-19.

«Помимо найденных нами зависимостей между генотипом и тяжестью течения COVID-19, предложенный подход также позволит оценить, насколько та или иная мутация COVID-19 может влиять на формирование Т-клеточного иммунитета к вирусу. Так, например, можно будет выявлять группы людей, для которых заражение новыми штаммами SARS-CoV-2 может привести к более тяжелой форме заболевания», — рассказал соавтор исследования Александр Тоневицкий.

Т-клеточный иммунитет — один из основных механизмов борьбы организма с вирусными инфекциями. Для его формирования необходима презентация вирусных пептидов на поверхности зараженных клеток, после этого происходит активация Т-лимфоцитов, уничтожающих инфицированные клетки. Эта способность во многом определяется генетически. За презентацию ответственны молекулы человеческого лейкоцитарного антигена класса I (HLA-I), набор из шести таких молекул уникален для каждого человека.

С помощью методов машинного обучения ученые построили модель, позволяющую провести интегральную оценку возможной силы Т-клеточного иммунного ответа человека на COVID-19: если набор аллелей HLA-I позволяет эффективно презентовать пептиды вируса, человеку присваивался низкий индекс риска, тогда как людям с пониженной способностью презентации присваивался более высокий индекс риска. С помощью модели были проанализированы генотипы более чем сотни пациентов, переболевших COVID-19, и более четырехсот здоровых людей. Оказалось, что построенный индекс позволяет с высокой эффективностью предсказывать тяжесть течения COVID-19. Высокая точность предсказаний подтвердилась и на данной независимой выборке: индекс риска пациентов с тяжелым течением был значимо выше, чем у пациентов со средней и легкой тяжестью заболевания.