Выявлена потенциальная генетическая причина детского мультисистемного воспалительного синдрома

Детский мультисистемный воспалительный синдром (multisystem inflammatory syndrome in children, MIS-C) — редкое и угрожающее жизни состояние, ассоциированное с COVID-19. Оно развивается у одного ребенка из 10 000, обычно через четыре недели после инфекции. Для MIS-C характерны лихорадка, сыпь, боль в животе, миокардит, лимфаденопатия и повышение маркеров острого воспаления. Причина развития синдрома остается неизвестной. Авторы новой работы, опубликованной в Science, предполагают, что по крайней мере у части пациентов MIS-C ассоциирован с нарушениями в иммунном ответе на SARS-CoV-2, а понимание этих нарушений поможет разобраться в молекулярных, клеточных и иммунологических основах синдрома.

Авторы секвенировали экзомы или геномы 558 пациентов с MIS-C. Они искали редкие варианты, ассоциированные с потерей функции, в генах ответа организма на вирусы. Исследователи обнаружили два варианта у двух пациентов, не приходящихся друг другу родственниками, в генах OAS1 (p.R47*) и RNASEL (p.E265*). OAS1 связывает друхцепочечную РНК и вырабатывает специфические соединения. Они, в свою очередь, индуцируют димеризацию и активацию эндорибонуклеазы RNase L, которая деградирует одноцепочечные РНК вирусного или человеческого происхождения. У контролей таких вариантов выявлено не было.

Исследователи расширили поиск вариантов в генах OAS1, OAS2, OAS3 и RNASEL. Теперь он включал все несинонимичные замены, находящиеся в гомозиготе или в составной гетерозиготе, а также варианты в сайтах сплайсинга. Всего авторы выявили 16 вариантов у 12 пациентов.

Далее исследователи изучили экспрессию и функции выявленных вариантов in vitro. Ген OAS1 с вариантом p.R47* не производил белок. Варианты p.R535Q, p.Q258L и p.V290I в гене OAS2 не мешали производить белок, но фермент с заменой p.R535Q имел минимальную активность, а ферменты с заменами p.Q258L и p.V290I были менее активными, чем белки дикого типа. Все варианты в гене OAS3, кроме p.R932Q, не мешали функционированию фермента. Наличие варианта p.E265* в гене RNASEL приводило к образованию укороченного неактивного белка; замена p.I264V была нейтральной.

Авторы предположили, что варианты, выявленные в генах OAS1, OAS2 и RNASEL, являются причиной развития MIS-C по крайней мере у части пациентов. Есть два потенциальных пути, как это может происходить. Или поломки в сигнальном пути OAS-RNase L не дают контролировать репликацию SARS-CoV-2, или они повышают уровень воспалительного ответа, вызванного вирусом, в моноцитах и других мононуклеарных макрофагах.

Нокаут OAS1 и OAS2 не способствовал повышенной репликации вируса в клетках A549 или фибробластах, а нокаут RNASEL только немного повышал восприимчивость A549 к SARS-CoV-2. Авторы перешли ко второй гипотезе.

Действительно, моноциты THP-1 и полученные из них макрофаги с нокаутом OAS1, OAS2, или RNase L активировались сильнее в ответ на синтетический аналог двухцепочечной РНК, что выражалось в выработке большего количества IFN-λ1, IFN-β, IL-1β, IL-6, CXCL9, CXCL10 и TNF. Авторы предположили, что усиление воспалительного ответа может происходить в мононуклеарных фагоцитах пациентов.

Авторы отобрали мононуклеарные клетки периферической крови у пациентов с выявленными вариантами и секвенировали их РНК после стимуляции SARS-CoV-2. Стимуляция вызывала сильный иммунный ответ независимо от генотипа, однако у пациентов этот ответ был изменен — он был сильнее. Изменения были наиболее очевидны в миелоидных клетках.

Исследователи предложили патогенный механизм MIS-C, согласно которому синдром развивается из-за чрезмерной активации мононуклеарных фагоцитов. Гипотезу подтверждают результаты секвенирования РНК мононуклеарных клеток периферической кров пациента-носителя вредного варианта, отобранных в острый период MIS-C и во время выздоровления.

Тяжелые осложнения COVID-19 у детей вызваны нарушениями коагуляции и активации комплемента