miRNAs, die mit unterschiedlichen klinischen Präsentationen von SARS-CoV-2 assoziiert sind

Ein kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichter Artikel iSCIENCE wiesen verschiedene Mikro-Ribonukleinsäuren (miRNAs) nach, die mit verschiedenen Erscheinungsformen von Infektionen mit dem Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) des schweren akuten respiratorischen Syndroms in Verbindung stehen.

Studien: Unterschiedliche miRNAs, die mit verschiedenen klinischen Präsentationen einer SARS-CoV-2-Infektion assoziiert sind. Bildquelle: ART-ur / Shutterstock

Hintergrund

Die durch SARS-CoV-2 verursachte Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) hat die internationalen Gesellschaften vor beispiellose Probleme gestellt. Bis heute hat die SARS-CoV-2-Pandemie weltweit über 513 Millionen Fälle und mehr als 6,24 Millionen Todesfälle verursacht. COVID-19 hat ein breites Spektrum an klinischen Manifestationen und Krankheitsverläufen, das von einer asymptomatischen (AS) SARS-CoV-2-Infektion bis zu einem kritischen oder schweren Zustand reicht. Insbesondere sind die Grundlagen für einen positiven Kurzzeit-Nukleinsäuretest (STNP) und einen positiven Langzeit-Nukleinsäuretest (LTNP) bei einer SARS-CoV-2-Infektion nicht bekannt.

Darüber hinaus sind miRNAs kurze einzelsträngige RNA-Verbindungen, die ein Genom von 18 bis 28 Nukleotiden beherbergen, die mit mehreren pathologischen und physiologischen Mechanismen bei Tieren und Menschen in Verbindung gebracht wurden, wie z. B. immunologische Reaktionen, Entwicklung, Apoptose und Entzündung. Obwohl gezeigt wurde, dass miRNAs eine bedeutende Rolle bei Virusinfektionen spielen, ist interessanterweise ihre Beziehung zu COVID-19 unbekannt.

Über das Studium

In der vorliegenden Arbeit untersuchten die Forscher die mögliche Rolle von miRNAs bei der Pathogenese der SARS-CoV-2-Infektion, indem sie eine Hochdurchsatzanalyse der Plasma-miRNA-Bibliothek durchführten. Das Team entwickelte und bewertete ein maschinelles Lernmodell, das auf unterschiedlich exprimierten miRNAs (DE-miRNAs) zwischen mehreren verglichenen Kohorten basiert, um COVID-19-Patienten mit unterschiedlichen klinischen Manifestationen zu kategorisieren.

Die Autoren präsentierten die Heatmap von 85 DE-miRNAs, die durch den Vergleich von 11 Gruppen abgeleitet wurden, darunter SARS-CoV-2-infizierte, gesunde Kontrollen, AS, schwere Erkrankung (SD) und mittelschwere Erkrankung (MD) COVID-19. Darüber hinaus wurden DE-miRNAs bestimmt, die mit verschiedenen Schweregraden der COVID-19- und SARS-CoV-2-Persistenz assoziiert sind. Die Forscher entdeckten auch miRNAs, die zelluläre Gene adressieren, die mit dem SARS-CoV-2-Lebenszyklus und dem viralen Genom verbunden sind. Darüber hinaus klärten sie die möglichen Funktionen der repräsentativen DE-miRNAs in der COVID-19-Pathogenese auf.

Ergebnisse

Die Studienergebnisse zeigten 361 neue und 2.336 etablierte miRNAs in 233 Plasmaproben von 116 SARS-CoV-2-Patienten und 61 gesunden Kontrollpersonen, die einen Hochdurchsatz-Sequenzierungstest verwendeten. Unter den derzeit identifizierten miRNAs fanden die Autoren 85 DE-miRNAs. Bei den COVID-19-Patienten sind diese DE-miRNAs wie Homo sapiens (hsa) -hauptimmunogene Region (miR) -370-3p, hsa-miR-885-5, hsa-miR-146a-3p, hsa-miR-10b -5p und hsa-miR-214-3p wurden mit einer SARS-CoV-2-Infektion, viraler Persistenz und Schwere der Erkrankung in Verbindung gebracht.

Darüber hinaus wurde eine Reihe von miRNAs identifiziert, die virale SARS-CoV-2-Gene direkt angreifen könnten. Darüber hinaus haben Wissenschaftler mehrere miRNAs entdeckt, die die zellulären Gene ansprechen könnten, die am Lebenszyklus von SARS-CoV-2 beteiligt sind, wie Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2), Translokase der äußeren mitochondrialen Membran 70 (TOMM70), AXL und Transmembran Protein 106B (TMEM106B). Die Pathway- und Genontologie-Analyse der Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) zeigte, dass DE-miRNAs mit Virusinfektionen, Lungenerkrankungen und immunologischen Reaktionen korrelieren.

Die Autoren testeten ihre maschinelle Lerntechnik zur Kategorisierung von COVID-19-Patienten mit unterschiedlichen klinischen Präsentationen auf der Grundlage von DE-miRNAs in verschiedenen Gruppen. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse sechs DE-miRNAs, darunter hsa-miR-302a-3p und hsa-miR-302b-3p_R-2, die als Biomarker verwendet werden könnten, um die COVID-19-Patienten von gesunden Kontrollen zu unterscheiden. Darüber hinaus haben frühere Studien vier der sechs Biomarker mit Entzündungen, Virusinfektionen, Lungenerkrankungen und Immunreaktionen korreliert.

Den vorliegenden Daten zufolge könnte miR-302 COVID-19-Patienten schützen, indem es die mit dem CXC-Motiv-Chemokin-Liganden 8 (CXCL8) verknüpften Signalwege adressiert. Darüber hinaus könnte hsa-miR-146a-3p eine Schutzfunktion bei Patienten mit AS COVID-19 haben und ein biologischer Marker für therapeutische und diagnostische Ansätze sein, die auf diese Kategorie abzielen. Die Autoren entdeckten auch zahlreiche De-miRNAs, wie hsa-miR-122-5p und hsa-miR-1246, die AS- und symptomatische (SM) SARS-CoV-2-Patienten unterscheiden könnten.

Darüber hinaus fanden die Forscher in der LTNP- versus STNP-Gruppe 20 DE-miRNAs, von denen neun, darunter hsa-miR-429 und hsa-miR-483-5p, wesentlich mit der Länge der viralen Persistenz bei SARS-CoV in Verbindung standen. 2 Patienten.

Schlussfolgerungen

Laut den Autoren war dies die erste groß angelegte Analyse von miRNA-Eigenschaften unter Verwendung von Hochdurchsatzuntersuchungen an Plasmaproben, die von SARS-CoV-2-AS-Freiwilligen im Tandem mit den SM-Patienten mit unterschiedlichen klinischen Präsentationen und gesunden Kontrollpersonen beschafft wurden.

Insgesamt zeigte die vorliegende Studie eine Vielzahl von DE-miRNAs, die mit einer SARS-CoV-2-Infektion, der Schwere der Erkrankung, der Viruspersistenz und den klinischen Symptomen bei COVID-19-Patienten in Verbindung stehen. Es erkannte auch einen Screen von miRNAs, der möglicherweise auf die viralen Genomregionen oder Wirtsgene abzielt, die an einer Reihe von SARS-CoV-2-Signalwegen beteiligt sind. Die Autoren erwähnten, dass die aktuellen Ergebnisse den Forschern helfen sollten, besser zu verstehen, wie miRNAs in der Pathophysiologie der SARS-CoV-2-Infektion eine Rolle spielen, und mögliche molekulare Ziele und Biomarker für die COVID-19-Therapie und -Diagnostik aufzudecken.

Zeitschriftenreferenz:

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