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为探究 ACE2 基因多态性与 COVID-19 发病机制的关联,研究人员对比 ICU 患者(100 例)与门诊患者(199 例),采用 PCR、HRM 及 Sanger 测序分析基因变异。发现两组 ACE2 突变无显著差异,而性别、病史及症状(如咳嗽、呼吸困难)与重症相关。研究为 COVID-19 发病机制提供新视角。
新冠疫情爆发以来,全球科学家致力于揭示病毒感染与人体基因的相互作用机制。血管紧张素转换酶 2(Angiotensin-Converting Enzyme 2, ACE2)作为新冠病毒(SARS-CoV-2)入侵宿主细胞的关键受体,其基因多态性是否影响 COVID-19 的病情严重程度,尤其是在重症监护室(Intensive Care Unit, ICU)患者与普通门诊患者中的差异,一直是科学界关注的焦点。既往研究表明,ACE2 蛋白与病毒刺突蛋白的结合能力可能受基因变异影响,但不同人群中的研究结论尚未统一,且针对伊朗库尔德地区人群的研究仍属空白。为填补这一研究空白,库尔德医科大学(Kurdistan University of Medical Sciences)的研究团队开展了一项对比研究,旨在明确 ACE2 基因多态性与 COVID-19 患者病情严重程度、病史及临床症状的关联,研究成果发表在《Discover Medicine》。
研究团队以伊朗库尔德省托希德医院(Tohid Hospital)2020 年 10 月至 2022 年 4 月期间收治的 299 例实验室确诊 COVID-19 患者为研究对象,其中 ICU 患者 100 例(病例组),门诊患者 199 例(对照组)。研究采用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)、高分辨率熔解曲线分析(High Resolution Melting, HRM)及桑格测序(Sanger sequencing)技术,对 ACE2 基因的 1、2、8、15、16、17 号外显子(包含病毒结合位点及酶活性区域)进行多态性检测。同时,通过分子建模软件(MODELLER)模拟突变蛋白的三维结构,并与野生型蛋白进行比对,分析结构变化对功能的潜在影响。
研究结果
1. 人口学与临床特征差异
病例组患者年龄范围为 29-75 岁(中位 53 岁),对照组为 14-68 岁(中位 39 岁),两组性别比例无显著差异(p=0.616),但男性 ICU 住院风险是女性的 2.54 倍(p=0.032)。病例组患者基础病史(如糖尿病、癌症、心脏病)比例显著高于对照组(38% vs. 17.5%, p<0.001),且咳嗽(91% vs. 70%)、呼吸困难(79% vs. 60%)、胸痛(73% vs. 49%)等症状的发生率更高(均 p<0.05)。
2. ACE2 基因多态性分析
研究共检测到 8 个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs),包括 5 个已知变异(rs771621249、rs1928150510、rs751484521、rs41303171、rs35803318)及 3 个新变异,主要分布于 1 号和 17 号外显子。逻辑回归分析显示,所有 SNPs 及单倍型(如 H1-H4)频率在病例组与对照组间无显著差异(p>0.05)。分子建模结果表明,位于 ACE2 与病毒结合位点附近的 rs771621249(Asn58Lys)和 rs1928150510(Ala59Val)突变,其 α 碳原子均方根偏差(Root-Mean-Square Deviation, RMSD)分别为 0.204 和 0.0189,提示突变对蛋白三维结构影响极小。
3. 与全球人群基因频率对比
将研究中检测到的 SNPs 等位基因频率与 1000 基因组计划数据对比,发现伊朗库尔德人群的 ACE2 基因变异频率与全球人群(尤其是欧洲、非洲及东亚人群)基本一致,未观察到显著种群特异性差异。
结论与讨论
本研究首次报道了伊朗库尔德人群中 ACE2 基因的突变谱,证实该人群中 ACE2 基因多态性与 COVID-19 病情严重程度(如 ICU 住院)无显著关联。尽管检测到多个错义突变(如 Asn58Lys、Val59Ala),但结构分析表明这些突变未显著改变 ACE2 蛋白的空间构象,可能不足以影响其与 SARS-CoV-2 刺突蛋白的结合能力。研究结果提示,ACE2 基因变异可能并非该地区人群 COVID-19 重症化的主要遗传因素,而性别(男性)、基础病史(如糖尿病)及特定临床症状(如呼吸困难)对病情进展的影响更为显著。
值得注意的是,研究中鉴定的 3 个新 SNPs(如 exon17 的 Phe746Leu、Leu725Met)尚未在 dbSNP 数据库中注册,为后续研究提供了新的靶点。此外,本研究结果与部分针对其他人群的研究(如土耳其、伊朗其他地区)存在差异,提示遗传背景的多样性可能导致 ACE2 多态性与 COVID-19 关联的异质性。未来需扩大样本量,并结合其他宿主基因(如 TMPRSS2)及环境因素,进一步揭示 COVID-19 重症化的复杂机制。
该研究为理解 ACE2 基因在 COVID-19 中的作用提供了区域人群数据,有助于推动遗传易感性研究的全球化整合,为开发个性化诊疗策略奠定基础。