Genetik von COVID-19: Warum manche Menschen schwere Symptome entwickeln

Advanced age and comorbidities are known to be high risk factors for COVID-19. Does genetisch make-up predispose some people making them more susceptible to severe symptoms? Conversely, does genetic make-up enable some people to have innate immunity making them immune against COVID-19 implying such people may not require vaccines. Identifying people with genetic susceptibility (by way of genome analysis) may provide for a more efficient personalised/precision medicine approach to combat this pandemic and other high burden diseases like cancer.  

COVID-19 is known to disproportionately affect elderly and people with comorbidities however there seems to be another pattern. Apparently, some people are genetisch more prone and predisposed to develop severe life-threatening symptoms ¹ wie in den gemeldeten Fällen angegeben, wie drei Brüder in ähnlicher Altersgruppe (die getrennt lebten und einen normalen Gesundheitszustand hatten) an COVID-19 erlagen ². Diese kleine Gruppe von Menschen leidet unter Hyperinflammation, klinischer Verschlechterung und multiplem Organversagen aufgrund der Entwicklung Zytokin-Sturm (CS), bei dem Interleukin-6 (IL-6) ein zentraler Mediator ist. Zwei häufige Genpolymorphismen, die für eine Hyperinflammation prädisponieren, sind das familiäre Mittelmeerfieber (FMF) und der Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel (G6PD), die in Kombination mit Fettleibigkeit das Risiko weiter erhöhen ³.  

A systematic review links susceptibility to genetisch variants in immune response genes. Forty genes were found to be associated with susceptibility and 21 of these genes had relation with development of severe symptom ⁴. Eine andere Studie unterstützt die Ansicht, dass ACE2-Gen Polymorphismus trägt zur Anfälligkeit für COVID-19 bei ⁵. The virus responsible for COVID-19 uses the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptor protein present on the cell surface to enter the cell. Any variation in the ACE2 gene would have strong bearing on predisposition to COVID.  The role of host-Genetik in susceptibility to COVID-19 is investigated at the level of structural variants (SV) in a study reported in preprint recently by Sahajpal NS, et al. In this study, the researchers performed genome analysis on 37 severely ill COVID-19 patients. This patient-centric investigation identified 11 large structural variants involving 38 genes with a potential role in development of severe symptoms of COVID-19 ⁶. 

The fast-evolving knowledge base about role of host-Genetik in COVID-19 disease progression may indicate appropriate shift of focus towards targeted approach to prevention and treatment of COVID-19. It may be possible to think of precisely targeted interventions to unique genetisch-makeup of individuals ⁷. Die personalisierten, präzisen Behandlungen oder Interventionen würden jedoch Genomanalysedaten auf individueller Ebene erfordern. Es kann ein Problem mit dem Datenschutz geben, das sich jedoch auf lange Sicht als kostengünstiger erweisen kann.  

Derzeit gibt es einige kommerzielle Organisationen, die persönliche Dienstleistungen anbieten, die grundlegende gesundheitliche Veranlagungen für Einzelpersonen abdecken. Es wären jedoch stärker organisierte Anstrengungen im öffentlichen Sektor erforderlich, um die Wissensbasis und die Infrastruktur für die Verwirklichung personalisierter Präzisionsmedizin aufzubauen. Multizentrische GEN-COVID-Studie ⁸ die darauf abzielen, phänotypische und genotypische Daten auf individueller Ebene durch Biobanking und Gesundheitsakten abzuleiten, um die Daten zugänglich zu machen COVID-19 Forscher weltweit ist ein Schritt in diese Richtung.  

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References:  

1. Kaiser J., 2020. Wie krank wird Sie das Coronavirus? Die Antwort liegt möglicherweise in Ihren Genen. Wissenschaft. Veröffentlicht 27. März 2020. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abb9192 

2. Yousefzadegan S. und Rezaei N., 2020. Fallbericht: Tod durch COVID-19 bei drei Brüdern. Das American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. Band 102: Ausgabe 6 Seite(n): 1203–1204. Online veröffentlicht: 10. April 2020. DOI: https://doi.org/10.4269/ajtmh.20-0240 

3. Woo Y., Kamarulzaman A., et al 2020. A genetisch predisposition for Cytokine Storm in life-threatening COVID-19 infection. OSFPreprints. Created: April 12, 2020. DOI: https://doi.org/10.31219/osf.io/mxsvw    

4. Elhabyan A., Elyaacoub S., et al, 2020. The role of host Genetik in susceptibility to severe viral infections in humans and insights into host genetics of severe COVID-19: A systematic review, Virus Research, Volume 289, 2020. Available online 9 September 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.virusres.2020.198163 

5. Calcagnile M. und Forgez P., 2020. Molecular Docking Simulation zeigt ACE2-Polymorphismen, die die Affinität von ACE2 zum SARS-CoV-2-Spike-Protein erhöhen können. Biochimie Band 180, Januar 2021, Seiten 143-148. Online verfügbar 9. November 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biochi.2020.11.004   

6. Sahajpal NS, Lai CJ, et al 2021. Die Wirtsgenomanalyse struktureller Variationen durch Optical Genome Mapping bietet klinisch wertvolle Einblicke in Gene, die an kritischen Immun-, Virusinfektions- und Virusreplikationswegen bei Patienten mit schwerem COVID-19 beteiligt sind. Vordruck medRxiv. 8. Januar 2021. DOI: https://doi.org/10.1101/2021.01.05.21249190 

7. Zhou, A., Sabatello, M., Eyal, G. et al. Ist Präzisionsmedizin im Zeitalter von COVID-19 relevant? Genet Med (2021). Veröffentlicht: 13. Januar 202. DOI:  https://doi.org/10.1038/s41436-020-01088-4 

8. Daga, S., Fallerini, C., Baldassarri, M. et al. Employing a systematic approach to biobanking and analyzing clinical and genetisch data for advancing COVID-19 research. Eur J Hum Genet (2021). Published: 17 January 2021.  https://doi.org/10.1038/s41431-020-00793-7  

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