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Genetic Risk of Severe COVID-19
 중증 코로나19의 유전적 위험
List of authors.
  • Arthur Kaser, M.D.

The large majority of patients infected with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) have mild or no symptoms,1 whereas a small proportion of patients have respiratory compromise, acute respiratory distress syndrome, and multiorgan failure (which is often fatal).2 The determinants of disease severity appear to reside almost exclusively in host factors, not in viral genetic variation.2

The article in this issue of the Journal about a genomewide association study of severe coronavirus disease 2019 (Covid-19)3 therefore represents a major leap toward disentangling the molecular mechanisms that cause severe Covid-19. The authors enrolled cohorts of patients at Italian and Spanish epicenters during the local peak of the epidemic, performed genotyping and analyzed data in Norway and Germany, and delivered a complete genomewide association study within approximately 2 months. They enrolled hospitalized patients with confirmed infection who were receiving at least supplemental oxygen therapy and pragmatically compared data from these patients with data from contemporarily recruited blood donors of largely unknown SARS-CoV-2 status and from historical healthy controls from the same regions. They identified associations between the risk of severe Covid-19 and a multigene locus at 3p21.31 and the ABO blood group locus at 9q34.2. The carefully scrutinized HLA region did not show any association signal.

Patients with blood group A had an increased risk of severe Covid-19, and those with blood group O had a decreased risk. The strongest signal, however, was the rs11385942 insertion–deletion GA or G variant at locus 3p21.31. The frequency of this GA risk allele was higher among patients who were receiving mechanical ventilation than among those who were receiving supplemental oxygen only, a finding that indicates that this risk allele confers a predisposition to the most severe forms of Covid-19. No such elevated risk-allele frequency among patients receiving mechanical ventilation was observed for the ABO locus.

Among the six candidate genes at 3p21.31, LZTFL1 might be the most compelling, with the rs11385942 variant and all other fine-mapped association signals that exceeded genomewide significance located within it. LZTFL1 is widely expressed and encodes a protein involved in protein trafficking to primary cilia, which are microtubule-based subcellular organelles acting as antennas for extracellular signals.4 In T lymphocytes, LZTFL1 participates in the immunologic synapse with antigen-presenting cells,5 such as dendritic cells (these cells prime T-lymphocyte responses). Of the other five candidate genes, four (CCR9CXCR6XCR1, and FYCO1) are involved in T-cell and dendritic-cell function, and the fifth (SLC6A20) is a transporter with an intestinal expression that is regulated by angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), the SARS-CoV-2 receptor.

This genomewide association study will set directions for research. A focus on the immunologic synapse between T cells and antigen-presenting cells appears to be warranted. Severe Covid-19 resembles secondary hemophagocytic lymphohistiocytosis (HLH),2,6,7 a spectrum of rare, often fatal, hyperinflammatory conditions triggered by autoimmune or autoinflammatory disorders, malignant conditions, and infections (typically by viruses, such as Epstein–Barr virus).8 Secondary HLH remains poorly understood, but mendelian-inherited primary HLH points toward CD8+ T lymphocytes, natural killer cells, and dendritic cells triggering a cytokine storm involving macrophages.8 Other shared features between secondary HLH and severe COVID-19 are cytopenia, hyperferritinemia, disseminated intravascular coagulation, acute respiratory distress syndrome, multiple organ dysfunction, excessive expansion of T lymphocytes, and bone marrow histiocytic hyperplasia with hemophagocytosis with aggregates of interstitial CD8+ lymphocytes.

The markedly lower mortality with dexamethasone treatment added to usual care among patients with Covid-19 who received mechanical ventilation provides strong evidence that death may be caused by a late hyperinflammatory phase.10 A therapeutic agent that converts severe COVID-19 into a manageable, nonfatal infection would render the pandemic a lesser concern. Because it is impossible to predict mechanisms straight from genomic coordinates, experimental testing of the biology of implicated genetic risk pathways is a route, albeit a potentially challenging one, toward that goal. After all, cause-and-effect relationships are a priori resolved by germline associations and randomized, controlled clinical trials.

Disclosure forms provided by the author are available with the full text of this editorial at NEJM.org.

Author Affiliations
From the Cambridge Institute of Therapeutic Immunology and Infectious Disease and the Department of Medicine, University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom.
This article is Free
소스: NEJM 11/3//2020

 

Copyright drleepeditrics.com 3/5/2026

중증 코로나19의 유전적 위험
저자 목록:
Arthur Kaser, M.D.

2020년 10월 15일
N Engl J Med 2020; 383:1590-1591
DOI: 10.1056/NEJMe2025501
중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)에 감염된 환자의 대다수는 경미한 증상만 보이거나 아예 증상이 없는 반면, 소수의 환자들은 호흡 기능 장애, 급성 호흡 곤란 증후군, 그리고 다발성 장기 부전(종종 치명적임)을 겪습니다. 질병 중증도를 결정하는 요인은 바이러스의 유전적 변이보다는 거의 전적으로 숙주 요인에 있는 것으로 보입니다.
따라서 이번 호 *저널(Journal)*에 실린, 중증 코로나바이러스감염증-19(Covid-19)에 대한 전장유전체 연관 분석(GWAS) 연구 논문은 중증 Covid-19를 유발하는 분자적 메커니즘을 규명하는 데 있어 중대한 도약을 의미합니다. 연구진은 이탈리아와 스페인의 주요 발병 지역에서 유행이 정점에 달했던 시기에 환자 코호트를 모집하고, 노르웨이와 독일에서 유전형 분석 및 데이터 분석을 수행하여, 약 2개월 만에 완전한 전장유전체 연관 분석 연구를 완료했습니다. 이들은 감염이 확진되어 입원 중이며 최소한 산소 보충 요법을 받고 있는 환자들을 모집한 뒤, 이 환자들의 데이터를 같은 시기에 모집된 혈액 기증자들(SARS-CoV-2 감염 여부가 불확실한 경우가 많았음) 및 해당 지역의 과거 건강 대조군 데이터와 실증적으로 비교 분석했습니다. 그 결과, 중증 Covid-19의 위험도와 3p21.31 염색체 위치에 있는 다중 유전자 좌위, 그리고 9q34.2 염색체 위치에 있는 ABO 혈액형 좌위 사이에 연관성이 있음을 확인했습니다. 정밀하게 검토된 HLA 영역에서는 어떠한 연관성 신호도 나타나지 않았습니다.
A형 혈액형을 가진 환자들은 중증 Covid-19에 걸릴 위험이 증가한 반면, O형 혈액형을 가진 환자들은 그 위험이 감소했습니다. 그러나 가장 강력한 연관성 신호는 3p21.31 염색체 좌위에 위치한 rs11385942 삽입-결실(GA 또는 G) 변이에서 나타났습니다. 이 GA 위험 대립유전자의 빈도는 보조 산소 요법만 받고 있던 환자들보다 기계 환기 치료를 받고 있던 환자들 사이에서 더 높게 나타났는데, 이는 해당 위험 대립유전자가 가장 중증의 코로나19 형태로 진행될 소인을 부여한다는 점을 시사하는 결과입니다. 반면, ABO 유전자 자리(locus)의 경우 기계 환기 치료를 받는 환자들 사이에서 이와 같은 위험 대립유전자 빈도의 증가가 관찰되지 않았습니다.
3p21.31 영역에 위치한 6개의 후보 유전자 중, *LZTFL1*이 가장 유력한 후보로 보입니다. rs11385942 변이체와 게놈 전체 수준의 유의성을 넘어선 다른 모든 정밀 지도화(fine-mapping) 연관 신호들이 바로 이 유전자 내에 위치하고 있기 때문입니다. *LZTFL1*은 체내에 광범위하게 발현되며, 세포 외부 신호를 수신하는 안테나 역할을 하는 미세소관 기반의 세포 내 소기관인 ‘일차 섬모(primary cilia)’로의 단백질 수송에 관여하는 단백질을 암호화합니다. T 림프구의 경우, *LZTFL1*은 T 림프구의 면역 반응을 활성화하는 수지상 세포(dendritic cells)와 같은 항원 제시 세포(antigen-presenting cells)와의 면역 시냅스 형성에 관여합니다. 나머지 5개의 후보 유전자 중 4개(CCR9, CXCR6, XCR1, FYCO1)는 T세포 및 수지상 세포의 기능과 관련이 있으며, 나머지 1개(SLC6A20)는 SARS-CoV-2의 수용체인 안지오텐신 전환 효소 2(ACE2)에 의해 발현이 조절되는 장(腸) 발현 수송체입니다.
이번 게놈 전체 연관 분석 연구는 향후 연구의 방향을 제시해 줄 것입니다. 특히 T세포와 항원 제시 세포 간의 면역 시냅스에 초점을 맞춘 연구가 필요할 것으로 보입니다. 중증 코로나19는 이차성 혈구탐식성 림프조직구증(HLH)과 유사한 양상을 보입니다. HLH는 자가면역 또는 자가염증 질환, 악성 질환, 감염(일반적으로 엡스타인-바 바이러스와 같은 바이러스 감염)에 의해 유발되는 드물고 종종 치명적인 과염증성 질환의 한 종류입니다.2,6,7,8 이차성 HLH는 아직 완전히 이해되지 않았지만, 멘델 유전 법칙에 따라 발생하는 일차성 HLH는 CD8+ T 림프구, 자연 살해 세포, 수지상 세포가 대식세포를 포함하는 사이토카인 폭풍을 유발하는 것으로 알려져 있습니다.8 이차성 HLH와 중증 코로나19의 공통적인 특징으로는 혈구감소증, 고페리틴혈증, 파종성 혈관내 응고, 급성 호흡곤란 증후군, 다발성 장기 기능 부전, T 림프구의 과다 증식, 그리고 간질성 CD8+ 림프구의 집합체를 동반한 혈구탐식증을 동반한 골수 조직구 증식증 등이 있습니다.
인공호흡기를 사용하는 코로나19 환자에게 일반적인 치료에 덱사메타손을 추가했을 때 사망률이 현저히 낮아진 것은 사망 원인이 후기 과염증 단계일 수 있다는 강력한 증거를 제공합니다.<sup>10</sup> 중증 코로나19를 관리 가능한 비치명적 감염으로 전환시키는 치료제가 개발된다면 팬데믹에 대한 우려가 줄어들 것입니다. 유전체 정보만으로는 기전을 직접 예측할 수 없기 때문에, 관련 유전적 위험 경로의 생물학적 특성을 실험적으로 검증하는 것이 비록 어려운 과제일지라도 목표 달성을 위한 하나의 방법입니다. 결국, 인과관계는 생식세포 연관성 분석과 무작위 대조 임상시험을 통해 사전에 규명됩니다.

저자가 제공한 이해관계 공개 양식은 NEJM.org에서 본 사설 전문과 함께 확인할 수 있습니다.

저자 소속
캠브리지 치료면역학 연구소 및 I

저자 소속
영국 케임브리지 대학교(University of Cambridge) 케임브리지 치료 면역학 및 감염병 연구소(Cambridge Institute of Therapeutic Immunology and Infectious Disease) 및 의과대학.
본 논문은 무료로 제공됩니다.
출처: NEJM 2020년 11월 3일

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