文：朱玥羽｜圖：編輯部
IBM
「高峰」超級電腦 (Summit Supercomputer) 啟動了一項針對 COVID-19 患者的基因研究，為新型冠狀病毒 COVID-19 如何引發疾病帶來了可能性的突破。COVID-19 “緩激肽風暴” 雖然致命，但是由超級電腦所發展出來的新式洞察力和觀點或許有可能指出了治療最嚴重的潛在症狀的新療法。
遺傳資料探勘 (Genetic Data Mining) 發現了 COVID-19 患者肺部常見的基因活性模式，與健康對照人群的基因活性相比，該機制揭示了一種機制，該機制似乎是冠狀病毒庫中的關鍵武器。
好消息是已經有藥物針對其中一些非常相似的疾病進行了治療，其中一些藥物已經獲得了FDA的批准。
田納西州橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Labs）計算系統生物學首席科學家丹尼爾·雅各布森（Daniel Jacobson）表示：“我們認為我們有一種核心機制可以解釋該病毒最終存在的許多症狀。”
該機制在雅各布森（Jacobson）小組在eLife雜誌上的新論文中進行了詳細介紹，緩激肽，是圍繞著人體產生的一種調節血壓的化合物，健康的身體會產生少量的緩激肽，從而使血管擴張並使血管更具滲透性。這樣子通常會有助於降低血壓。
圖片：Jason Smith /橡樹嶺國家實驗室/美國能源部
將左側顯示的正常血管與受過量緩激肽影響的血管進行比較。過度活動的緩激肽系統會使黃色顯示的液體洩漏出來，並使紫色顯示的免疫細胞從血管中擠出。
然而，雅各布森說，來自COVID-19患者的肺液樣本始終顯示出過度延伸的基因會生產緩激肽，反之延伸不夠的基因會抑制或是破壞緩激肽的產生。
換句話說，這項新發現預示著冠狀病毒患者體內感染後緩激肽的過量存在，這可能會導致眾所周知的甚至是致命的後果。正如雅各布森（Jacobson）的論文所指出的，各個器官中極端的緩激肽水平會導致乾咳，肌痛，疲勞，噁心，嘔吐，腹瀉，厭食，頭痛，認知功能下降，心律不齊和心律失常。所有這些都與COVID-19的各種表現形式有關。
緩激肽的基因發現最終歸功於Oak Ridge的超級計算機Summit和Rhea，它們處理了代表約17,000個基因樣本的數據集，同時將這些樣本與約40,000個基因進行了比較。截至6月，全球第二快的超級計算機Summit對該數據集進行了約25億次相關計算。與典型工作站或群集上數月的計算時間相比，Summit用了一周的時間來計算這些數字。
雅各布森說，研究小組建立的遺傳緩激肽聯繫可能使COVID-19的神秘性降低了。他說：“了解其中一些基本原則為我們提供了起點。” “它不再像黑匣子了。我們認為我們對該機制有充分的跡象。因此，現在我們如何攻擊這些機制以獲得更好的治療效果？”
極端COVID疾病最持久，最致命的後果之一是患者的肺部充滿液體，迫使患者為每一次呼吸而奮鬥。研究人員發現的機制和遺傳途徑也可能在這裡解釋由於緩激肽使血管更具通透性，肺組織被液體淹沒並開始膨脹。雅各布森說：“您有兩個相互關聯的途徑，並且病毒可以使這兩個途徑的平衡趨於災難性，”。緩激肽的級聯失控，使液體從血管洩漏，免疫細胞浸潤。而且您可以有效地將液體倒入肺部。”
雅各布森說，某些患者的肺部通常存在血液傳播的免疫細胞，也會產生嚴重的炎症和失控的免疫反應，這在某些冠狀病毒病例中已經觀察到。
但是這項工作揭示的另一個遺傳趨勢是透明質酸生產中的上調。這種化合物摸起來很粘。實際上，它是蝸牛泥的主要成分。它具有卓越的性能，能夠吸收1000倍於自身重量的水。
研究小組還發現了COVID患者基因下調的證據，這些基因本來可以控制透明質酸水平的。雅各布森說，因此，由於液體大量浸入肺部和凝膠，從而吸收了過量產生的這些液體，冠狀病毒患者的肺部“充滿了類似Jell-O的水凝膠”。
雅各布森說：“造成死亡的原因之一是人們基本上令人窒息。” “而且我們可能已經找到了導致這種情況失控，為什麼所有液體滲入，為什麼現在在您的肺中產生所有這種透明質酸（這種明膠樣物質）的原因，以及為什麼可能出現這種情況的原因。這些都是炎症反應。”
雅各布森小組的論文重點介紹了針對其他情況開發的10種可能的療法，這些療法也可能解決冠狀病毒的“緩激肽風暴”問題。可能的療法包括化合物如icatibant，danazol，stanozolol，ecallantide，berinert，cinryze和haegarda，所有這些藥物的預期作用是降低患者緩激肽的水平。該小組的研究甚至解釋了維生素D（其在COVID-19患者中觀察到的缺乏症）也可能在未來的COVID-19治療中發揮作用。
翻譯自網路, Mark Anderson
