计算基因研究表明Covid-19炎症反应的新途径

来自Covid-19患者的肺流体细胞对全国最快的超级计算机的指向基因表达模式的分析，这些模式可以解释身体对SARS-COV-2产生的失控症状。

由能源橡树岭系丹雅各逊国家实验室领导的团队在Ornl使用峰会超级计算机进行分析基因与4例对照患者相比，从九个Covid-19患者的肺液中的细胞。

计算分析表明，与负责降低血压的身体系统之一有关的基因 -Bradykinin系统似乎是过度“打开”的肺液细胞与病毒。研究结果发表在el。

基于他们的分析，团队定位了Bradykinin-将血管扩张的化合物，使它们可渗透 - 在Covid-19患者体内过度引发;相关系统要么有助于过量生产，要么无法减慢过程。过量的BRADYKIN导致漏水血管，允许流体在身体的软组织中积聚。

很多关注都集中在称为细胞因子风暴，严重反应的严重反应，其中身体释放过量细胞因子，各种各样的小蛋白质有助于调节免疫系统。雅各布森的团队认为Bradykinin风暴可能会因大部分病毒发病机制而责备。如果团队的疾病机制模型是通过实验分析的准确性并且证实，它可能意味着现有的药物可能会重新抑制Covid-19的发病机制。这需要广泛的临床试验目前用于治疗与其他与kadkinin相关条件的药物。

“如果我们可以阻止这种患者的这种发病机制，我们可以将人类的反应保持落后，并给予他们的免疫系统时间来消除病毒，以便他们可以恢复，”雅各布森说。

Bradykinin Storm可以解释Covid-19患者所经历的各种各样的症状，例如肌肉疼痛，疲劳，恶心，呕吐，腹泻，头痛和减少的认知功能。患者也经过类似的症状，如遗传血管血管血症如遗传性血统和遗传性血统，遗传条件，其特征在于整个身体严重肿胀的发作。

“这是你能够真正将一切纳回到尤里卡时刻的那些罕见的时刻之一，”奥诺尔的生物科学家的员工科学家雅各布森说。“我正在看数据，我突然看到了肾素 - 血管紧张素和Bradykinin系统的途径发生了一些非常不同的模式。这导致我们深入潜水的血压调节系统的基因家族。”肾素 - 血管紧张素系统，或RAS和BRADYKIN途径调节血压和身体中的液体平衡。

在橡树岭领先计算设施的峰会和瑞亚超级计算机上，该团队将Covid-19患者的基因与对照组进行了比较，并分析了人口级基因表达数据-17,000来自未感染的个体的样本 - 看哪个基因通常是共同的- 表达，或同时打开或关闭。

“巅峰”是目前美国最强大的超级计算机，理论上的峰值运算能力为每秒200千万亿次，即每秒200千万亿次计算。雅各布森和他的同事们需要顶峰的力量来进行25亿次相关计算，以帮助他们理解所研究基因的正常调节回路和关系。通过Summit，该团队在一周内就完成了计算，而不是在台式电脑上花费数月时间。

研究人员发现，酶的表达增加可以触发缓激肽的产生，而酶的表达减少会破坏缓激肽——这是一场完美风暴。该团队还发现，一种可以阻止缓激肽级联反应的酶——血管紧张素转换酶，即ace，在COVID-19患者中表达较少。已知至少有10种现有药物对雅各布森团队研究的特定途径起作用，但需要大规模临床试验来确定它们是否可能有效治疗COVID-19。

“我们认为，当你在这个路顶的抑制关闭时，你最终得到了一个控制的级联，导致血管的开放，导致它们泄漏，”雅各布森说。“如果发生这种情况，那就不好了。通常包含在血管中的免疫细胞泛滥成周围感染的组织，引起炎症。”

已知COVID-19患者的肺中透明质酸含量增加，这是一种在结缔组织中发现的粘稠物质，可吸附约1000倍自身重量的水，形成水凝胶。该团队还发现，COVID-19患者细胞中的基因增加了这种物质的产生，并减少了其分解。这一发现表明，进一步的实验研究的药物化合物已知减缓合成透明质酸及其机制参与的过程是必要的。

“当肺部最终有多余的透明质酸，就像试图通过Jell-O呼吸一样，”雅各布森说。“无论你泵送多少氧气，它都达到了一个点，这没关系，因为肺中的肺泡充满了这种水凝胶。随着过量的透明质酸，任何水泄漏出来血管由于Bradykinin将吸收这种结构，肺部变得像水气球一样。“

该团队还将Compute和Data环境用于科学，或CADE，在ORN1上确定RAS-BRADYKININ途径中的哪种基因具有维生素D粘合位点。他们的分析结果可以帮助科学家通过实验来确定这些途径的哪些部分可能受到维生素D的影响。因为维生素D有助于调节RAS，维生素D缺乏已经与Covid-19患者中更严重的疾病有关，雅各布森说这是另一种值得进一步的研究的分子。

---

---