WYZNACZANIE TRENDÓW W NAUCE: Znane są wyniki analizy COVID-19 przeprowadzonej przez superkomputer

Aby dobrze zrozumieć dlaczego COVID-19 atakuje organizm ludzki na tak wiele różnych sposobów i dlaczego wywołuje tak liczne objawy, superkomputer Summit przeanalizował w Narodowym Laboratorium Oak Ridge amerykańskiego Departamentu Energii dane dotyczące 40 000 genów pochodzących z 17 000 próbek materiału genetycznego. Najszybszy amerykański superkomputer wykonuje 200 kwadrylionów operacji na sekundę, a mimo to obliczenie 2,5 miliarda kombinacji genetycznych zajęło mu tydzień.Zespół naukowców z Narodowego Laboratorium Oak Ridge porównał geny z płynu opłucnowego pobranego od 9 pacjentów chorych na COVID-19 z 40 próbkami pochodzącymi od osób zdrowych. Wyniki zostały opisane w publikacji „eLife”. Wyniki przedstawione przez Summit pozwoliły postawić hipotezę na temat bradykininy, nową teorię dotyczącą wpływu COVID-19 na organizm. Hipoteza ta pomaga wyjaśnić wiele aspektów dotyczących COVID-19, w tym pewne niecodzienne objawy choroby.

„Rzadko zdarza się, by rzeczywiście można było wskazać ten konkretny przełomowy moment”, powiedział w komunikacie prasowym główny naukowiec z Narodowego Laboratorium Oak Ridge, Daniel Jacobson. „Podczas analizy danych nagle zauważyłem bardzo charakterystyczne wzory w szlakach układów renina-angiotensyna i bradykinina. To zachęciło mnie do dokładniejszych badań rodzin genów układu regulującego ciśnienie krwi.” Układy renina-angiotensyna i bradykinina kontrolują ciśnienie krwi w organizmie oraz równowagę płynów.

Zespół naukowców zauważył, że wzmożona ekspresja enzymów powoduje u pacjentów chorujących na COVID-19 produkcję bradykininy. Jednocześnie w ich organizmach było zbyt mało enzymów rozkładających bradykininę. Namiar enzymów, które mogą wywołać produkcję bradykininy i niedobór enzymów potrafiących ją rozłożyć w płucach pacjentów to doskonałe warunki powstania sztormu bradykininowego. To z kolei skutkuje nagromadzeniem się płynu opłucnowego.Naukowcy odkryli podobne zachowanie w płucach w przypadku substancji zwanej kwasem hialuronowym. „Gdy w płucach znajdzie się zbyt dużo kwasu hialuronowego, oddychanie jest bardzo utrudnione”, wyjaśnił dr Jacobson. „Dochodzi do stanu, w którym nie ma znaczenia, ile tlenu wdychasz, ponieważ pęcherzyki płucne są wypełnione galaretowatym żelem. W przypadku nadmiaru kwasu hialuronowego woda wyciekająca z naczyń krwionośnych z powodu bradykininy powoduje nasiąknięcie tych struktur, co sprawia, że płuca stają się podobne do balonu wypełnionego wodą”. Naukowcy przypuszczają, że skoro takie sytuacje mają miejsce w płucach, równie dobrze mogą zachodzić w innych częściach ciała.

„Jeśli uda się nam zablokować patogenezę [mechanizm powstawania lub rozwoju choroby] u pacjentów z ciężkim przebiegiem choroby, będziemy mogli powstrzymać nadmierną reakcję organizmu i dać układowi odpornościowemu czas na zwalczenie wirusa i wyzdrowienie”, dodał dr Jacobson.

Jeśli teoria okaże się prawdziwa, istnieje nadzieja, że ponad 10 istniejących leków mogłoby być wykorzystanych do leczenia pacjentów chorych na COVID-19. Summit, którego wyczyn zająłby zwykłym komputerom prawdopodobnie miesiące, nie wyleczy COVID-19. Jednak dzięki szybkiej analizie genów powstała nowa, interesująca teoria, która może znacząco zmniejszyć cierpienie pacjentów, a nawet uratować ich życie.