مجله علوم پزشکی پارس
همبستگی بین فراوانی پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی در ژن TYK2 با بیماری کووید-19
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه ژنتیک،دانشکده علوم و فناوری های نوین،علوم پزشکی تهران،دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،ایران
2 گروه ژنتیک،دانشکده علوم و فناوری های نوین،علوم پزشکی تهران،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران،ایران
3 بخش هپاتیت، ایدز و بیماری های منتقله از خون، انستیتو پاستور تهران، ایران
چکیده
مقدمه: گوناگونی در پیامدهای ابتلا به بیماری کووید-19 و درک چرایی آن، به یک چالش جهانی در حوزه سلامت منجر شده است. ویژگی های ژنتیکی به ویژه تفاوت در ژن های سیستم ایمنی به عنوان یکی از عوامل مهم در گوناگونی پیامدهای بالینی ناشی از عفونت با ویروس هایی همچون ویروس SARS-CoV-2 در نظر گرفته می شود.
روش کار: در این مطالعه پس از استخراج DNA از نمونه خون 220 بیمار مبتلا به کووید-19، از روش PCR-RFLP برای شناسایی چندشکلی تک نوکلئوتیدی مورد نظر در ژن تیروزین کیناز2 (TYK2) استفاده شد. پس از انجام واکنش PCR، محصولات PCR مورد هضم آنزیمی با آنزیم AluI قرار گرفتند و قطعات ایجاد شده با کمک ژل الکتروفورز از یکدیگر جدا شدند. با بررسی قطعات حاصل، فنوتیپ هر بیمار مشخص و به منظور تأیید نهایی، تعدادی از نمونه ها برای تعیین توالی ارسال شدند.
یافته ها: جمعیت مورد مطالعه در این پژوهش شامل 102 بیمار بهبود یافته مبتلا به شکل خفیف کووید-19 و 118 بیمار فوت شده مبتلا به نوع شدید بیماری بود. فراوانی چند شکلی rs11085727 در ژن TYK2 در دو گروه فوت شدگان به صورت معناداری نسبت به گروه بهبود یافتگان بالاتر بود (P< 0.05).
نتیجه گیری: بررسی عوامل ژنتیکی و تنوع آن ها به ویژه بررسی چند شکلی های موجود در ژن های مرتبط با سیستم ایمنی ذاتی می تواند نقش مهمی در برآورد پیش آگهی برای ابتلا به کووید-19 و اتخاذ روش‌های درمانی ویژه براساس ژنتیک بیماران داشته باشد. با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش، چند شکلی rs11085727 در ژن TYK2 احتمالا با شدت بیماری کووید-19 در ارتباط است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Study on the correlation between single nucleotide polymorphism frequency in TYK2 gene with COVID-19 disease
نویسندگان [English]
- Hediyeh Tamimi 1
- Flora Forouzesh 2
- Pooneh Rahimi 3
1 Department of Genetics, Advanced Science and Technology, Tehran Medical Sciences, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Genetics, Advanced Science and Technology, Tehran Medical Sciences, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Hepatitis and AIDS and Blood Transmitted Diseases, Pasteur Institute of Iran, Tehran, Iran
چکیده [English]
Introduction: The diversity in outcomes of COVID-19 infection and understanding its underlying reasons have led to
a global health challenge. Genetic features, especially variations in immune system genes, are considered as crucial factors contributing to the clinical diversity resulting from infections with viruses such as SARS-CoV-2.
Materials and Methods: In this study, DNA was extracted from blood samples of 220 COVID-19 patients. The PCR-RFLP
method was employed to identify single nucleotide polymorphisms in the Tyrosine Kinase 2 (TYK2) gene. After PCR amplification, the PCR products were enzymatically digested with AluI enzyme, and the resulting fragments were separated using gel electrophoresis. Phenotypes of each patient were determined by analyzing the created fragments, and for final confirmation, some samples were sent for sequencing.
Results: The study population included 102 recovered patients with mild COVID-19 and 118 deceased patients with severe disease. The frequency of the rs11085727 polymorphism in the TYK2 gene was statistically examined in both patient groups, revealing a significantly higher frequency in the deceased group compared to the recovered group
(p< 0.05).
Conclusion: Examining genetic factors and their variations, especially investigating single nucleotide polymorphisms in genes related to the innate immune system, can play a significant role in predicting susceptibility to COVID-19 and adopting personalized therapeutic approaches based on patients' genetics. According to the results obtained in this research, the rs11085727 polymorphism in the TYK2 gene is likely associated with the severity of COVID-19.
کلیدواژه‌ها [English]
- Single Nucleotide Polymorphism
- Tyrosine Kinase
- SARS CoV-2
- COVID-19
Kremsner PG, Krishna S, et al. Host genetic factors
determining COVID-19 susceptibility and severity.
EBioMedicine. 2021;72.
2. Pal M, Berhanu G, Desalegn C, Kandi V. Severe acute
respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2):
an update. Cureus. 2020;12 (3.)
3. Rajpal VR, Sharma S, Sehgal D, Singh A, Kumar A,
Vaishnavi S, et al. A comprehensive account of
SARS-CoV-2 genome structure, incurred mutations,
lineages and COVID-19 vaccination program. JVI .
2022;17(9):687-706.
4. Hardenbrook NJ, Zhang P. A structural view of the
SARS-CoV-2 virus and its assembly. COVIRO .
2022;52:123-34.
5. Jackson CB, Farzan M, Chen B, Choe H. Mechanisms
of SARS-CoV-2 entry into cells.
Nat.Rev.Mol.Cell.Biol . 2022;23(1):3-20.
6. Rodrigues L, Bento Cunha R, Vassilevskaia T,
Viveiros M, Cunha C. Drug repurposing for COVID-
19: A review and a novel strategy to identify new
targets and potential drug candidates.Mol.
2022;27(9):272 3.
7. Islam MJ, Islam NN, Alom MS, Kabir M, Halim MA.
A Review on structural, non-structural, and accessory
proteins of SARS-CoV-2: Highlighting drug target
sites. Immunobiology. 2022:152302.
8. V’kovski P, Kratzel A, Steiner S, Stalder H, Thiel V.
Coronavirus biology and replication: implications for
SARS-CoV-2. Nat.Microbiol . 2021;19(3):155-70.
9. Ortiz-Fernández L, López-Mejias R, Carmona FD,
Castaño-Nuñez AL, Lyons PA, Caruz A, et al. The
role of a functional variant of Tyk2 in vasculitides and
infections. Clin.Exp.Rheumatol , 2020, vol 38, num 5,
p 949-955. 2020.
10.Zhao X, Chen D, Li X, Griffith L, Chang J, An P, et
al. Interferon control of human coronavirus infection
and viral evasion: mechanistic insights and
implications for antiviral drug and vaccine
development. J.Mol.Biol . 2022;434(6):167438.
11.Yassine HM, Emara M, Mbarek H, Marr N, Haddad-
Boubaker S. Personalized medicine and infectious
disease management: Front.Med SA; 2023.
12.Tran NV, Nguyen LTA, Lim KW, Phan AT. Potent
and selective knockdown of tyrosine kinase 2 by
antisense oligonucleotides. Immunohorizons.
2021;5(2):70-80.
13.Duan L, Zheng Q, Zhang H, Niu Y, Lou Y, Wang H.
The SARS-CoV-2 spike glycoprotein biosynthesis,
structure, function, and antigenicity: implications for
the design of spike-based vaccine immunogens.
Front.Immunol . 2020;11:576622.
14.Zabihi Rizi F, Ghorbani A, Zahtab P, Darbaghshahi
NN, Ataee N, Pourhamzeh P, et al. TYK2 single-
nucleotide variants associated with the severity of
COVID-19 disease. Arch. Virol . 2023;168(4):119.
15.Ragimbeau J, Dondi E, Alcover A, Eid P, Uzé G,
Pellegrini S. The tyrosine kinase Tyk2 controls
IFNAR1 cell surface expression. EMBO J. 2003 Feb
3;2 2(3:)47-537. PubMed PMID: 12554654. Pubmed
Central PMCID: PMC140723. Epub 2003/01/30. eng.
16.Wang Y, Guga S, Wu K, Khaw Z, Tzoumkas K,
Tombleson P, et al. COVID-19 and systemic lupus
erythematosus genetics: A balance between
autoimmune disease risk and protection against
infection. PLoS Genet . 2022;18(11):e1010253.
17.Sarrafzadeh SA, Mahloojirad M, Casanova J-L,
Badalzadeh M, Bustamante J, Boisson-Dupuis S, et al.
A new patient with inherited TYK2 deficiency.
Clin.Immunol . 2020;40 :5-232.
18.Boisson-Dupuis S, Ramirez-Alejo N, Li Z, Patin E,
Rao G, Kerner G, et al. Tuberculosis and impaired IL-
23–dependent IFN-γ immunity in humans
homozygous for a common TYK2 missense variant.
Sci.immunol . 2018;3(30):eaau8714.
19.Wu P, Chen S, Wu B, Chen J, Lv G. A TYK2 gene
mutation c. 2395G> A leads to TYK2 deficiency: a
case report and literature review. J.Pediatr .
2020;8:253.
20.Verma A, Tsao NL, Thomann LO, Ho Y-L, Iyengar
SK, Luoh S-W, et al. A Phenome-Wide Association
Study of genes associated with COVID-19 severity
reveals shared genetics with complex diseases in the
Million Veteran Program. PLoS genet .
2022;18(4):e1010113.
21.Moncada Vélez M, Kreins AY, Ciancanelli M,
Okada S, Kong X-F, Ramírez Alejo N, et al. Human
TYK2 Deficiency: Mycobacterial and Viral Infections
without Hyper-IgE Syndrome. 2015.22.Guo W, Feng X, Yang M, Shangguan Y, Shi P, Wang
S, et al. Mycobacterium intracellulare infection
associated with TYK2 deficiency: a case report and
review of the literature. Infect.Drug.Resist .
2020:4347-53.
23.Steffen BT, Pankow JS, Lutsey PL, Demmer RT,
Misialek JR, Guan W, et al. Proteomic profiling
identifies novel proteins for genetic risk of severe
COVID-19: the Atherosclerosis Risk in Communities
Study.Hum.Mol . Genet . 2022;31(14):2452-61.
24.Akbari M, Akhavan-Bahabadi M, Shafigh N,
Taheriazam A, Hussen BM, Sayad A, et al. Expression
analysis of IFNAR1 and TYK2 transcripts in COVID-
19 patients. Cytokine. 2022;153:155849.
25.Dieter C ,de Almeida Brondani L, Lemos NE,
Schaeffer AF, Zanotto C, Ramos DT, et al.
Polymorphisms in ACE1, TMPRSS2, IFIH1,
IFNAR2, and TYK2 genes are associated with worse
clinical outcomes in COVID-19. Genes.
2022;14(1):29.
26.Benmansour R, Tagajdid M, Elkochri S, Aabi R,
Elannaz H, Laraqui A, et al. Genetic Susceptibility to
Severe Forms of COVID-19: What we Learned in
2022. Saudi J.Pathol.Microbiol . 2023;8(4):90-8.
27.Diogo D, Bastarache L, Liao KP, Graham RR, Fulton
RS, Greenberg JD, et al. TYK2 protein-coding
variants protect against rheumatoid arthritis and
autoimmunity, with no evidence of major pleiotropic
effects on non-autoimmune complex traits. PloS one.
2015;10(4):e0122271.
28.Dendrou CA, Cortes A, Shipman L, Evans HG,
Attfield KE, Jostins L, et al .Resolving TYK2 locus
genotype-to-phenotype differences in autoimmunity.
Sci.Transl.Med. 2016;8(363):363ra149-363ra149.
29.Huang Y-X, Tian T, Huang J-X, Wang J, Sui C, Ni
J. A shared genetic contribution to osteoarthritis and
COVID-19 outcomes: a large-scale genome-wide
cross-trait analysis.Front.Immunol. 2023;14:1184958.
30.Pairo-Castineira E, Clohisey S, Klaric L, Bretherick
AD, Rawlik K, Pasko D, et al. Genetic mechanisms of
critical illness in COVID-19. Nature.
2021;591(7 848:)8-92.
31.Ji X-S, Chen B, Ze B, Zhou W-H. Human genetic
basis of severe or critical illness in COVID-19. Front
.Cell.Infect.Microbiol . 2022;12:963239.
32.Boutin S, Hildebrand D, Boulant S, Kreuter M, Rüter
J, Pallerla SR, et al .Host factors facilitating SARS‐
CoV‐2 virus infection and replication in the lungs.
Cell.Mol.Life Sci . 2021;78:5953-76.
)