Имунологично моделиране на тежестта и хроничността на COVID-19

[ad_1]

Помощ за ефективни стратегии за лечение на коронавирусна болест 2019 (COVID-19), причинена от тежък остър респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2), също се предоставя по много начини чрез прогнози и моделиране с помощта на машинно обучение. Позитивните индивиди с COVID-19 имат различни модели на тежест, които са свързани с различни профили на имунно активиране. Хроничният COVID-19 (CC) – известен също като „дълги превозвачи“ (LH) – е група от инфектирани преди това индивиди. Те изискват по-дълги времена, за да изживеят пълно възстановяване, представляващо определен патологичен тип.

Проучване: Имунно-базирано предсказване на COVID-19 за тежест и хроничност, декодирани с помощта на машинно обучение.

В ново проучване на изследователи от Университета на Коста Рика и други институции се използва биоинформатичен подход, за да се определи дали хроничният COVID-19 (CC) може да има различен имунологичен подпис в сравнение с лекия до умерен (MM) или тежкия / критичен COVID-19. В този контекст екипът се стреми да идентифицира възможни имунологични подписи на тежестта на COVID-19. Изследователите установили, че тежките случаи се характеризират с прекомерно възпаление и нерегулирано активиране, набиране и противодействие на Т-клетките.

Екипът използва многокласов класификатор на дълбоки невронни мрежи, за да се впише по-добре в модела за прогнозиране; те рекапитулираха 100% точност, 100% изземване и F1 резултат 1 на тестовия набор. Първият резултат, специфичен за хроничните пациенти с COVID-19, е дефиниран в това проучване като S1 = (IFN-γ + IL-2) / CCL4-MIP-1β. Освен това, резултат, специфичен за тежките пациенти с COVID-19, се определя като S2 = (10 * IL-10 + IL-6) 63 – (IL-2 + IL-8).

След като се излекуват от острото си заболяване и вероятно месеци след вирусен клирънс, те продължават да изпитват множество симптоми. От няколко седмици до месеци те могат да страдат от болки в ставите, мускулни болки, умора, „мозъчна мъгла“ или други подобни симптоми, най-вероятно наподобяващи ревматоиден артрит, автоимунни нарушения и други като фибромиалгия и синдром на хронична умора. Също така се предполага, че тези симптоми могат да бъдат причинени от постоянството на самия COVID-19.

Симптоми, съобщени от пациенти на дълги превози, включени в проучването.

Симптоми, съобщени от пациенти на дълги превози, включени в проучването.

В това проучване изследователите са разследвали 144 индивида. Имаше 29 нормални индивида. Пациентите, обхващащи континуума на болестта COVID-19, включват 26 лица с лека до умерена степен на COVID-19, 25 лица с тежка форма на COVID-19 и 64 лица с хронична Covid19 симптоми. Изследователите са събрали плазма и изолирали PBMC от всички тях. Те извършиха имунно профилиране на подгрупа и 14-плекс цитокинов панел на всички пациенти. Те анализираха данните, използвайки методи за машинно обучение, за да предскажат и разграничат групите една от друга.

Тежките случаи се характеризират с високи нива на IL-6 и IL-10 – тези два цитокина се приписват на повишаване на имунопатогенезата на COVID-19 и прогнозната стойност при тежки случаи. За да се засили класификацията, резултатът, представен тук, разграничава тежките случаи чрез изваждане на IL-2 и IL-8, които са цитокини, свързани с правилното активиране на Т-клетките (IL-2) и набирането (IL-8).

Резултатът, генериран за разграничаване на LH, тези пациенти се характеризират с повишен IFN-γ и IL-2 и намалено производство на CCL4. Интересното е, че се е увеличил процентът на циркулиращите CD4 + и CD8 + Т клетки експресиращи CTLA-4 в групата на LH в сравнение със здрави донори. Това е молекула, която влияе антиген представяне във вторични лимфоидни органи, но присъствието му в циркулиращите Т клетки също може да отразява компенсаторни механизми към ниските нива на CCL4 в групата на LH.

Изследователите предполагат, че дълготрайното белодробно увреждане, наблюдавано при LH, е причинено от комбинация от фактори, включително 1) по-продължителна устойчивост на вируса, повлияна от LH имунен профил, характеризиращ се с високи нива на IFN-γ и IL-2, индуциращи поляризация на Th1, което е неефективно при ниско CCL4-индуцирано набиране на Т-клетки, водещо до възпалително активиране на миелоидни клетки; и 2) последиците от имунопатологичните белодробни ефекти от този LH имунен профил.

Интересното е, че индивидите с COVID-19 (включително LH, леки, тежки) показват високи нива на CCL5, хемоаттрактант, който харесва CCL4 сигнали чрез CCR5.

Използвайки машинно обучение, те идентифицираха алгоритми, които позволяват точно определяне на хронични COVID и тежки COVID имунотипове. Изследователите се обърнаха и към въпроса дали имунологичният профил представлява имунен отговор, показателен за продължителна или хронична антигенна експозиция. Важно е, че те представят количествен имунологичен резултат, който може да се използва за стратификация на пациентите към терапия и / или несубективно измерване на отговора към терапията.

Последните научни доказателства от последните няколко месеца категорично подкрепят, че резултатите за пациентите с COVID-19 се определят от имунните механизми, активирани в отговор на вирусна инфекция, и те са различни във всеки отделен случай. Това проучване хвърля светлина върху определянето на важни прогнозни биомаркери, които помагат за по-доброто стратифициране на пациентите – избягва насищането на здравните системи и намалява тежестта за гледачите.

Справка за списанието:

Брус Патерсън, Хосе Гевара-Кото, Рам Йогендра, Едгар Б. Франциско, Емили Лонг, Амрута Пизе, Холисън Родригес, Първи Парих, Хавиер Мора, Родриго А. Мора-Родригес. Имунно базирано прогнозиране на COVID-19 за тежест и хроничност, декодирани с помощта на машинно обучение. bioRxiv предпечатен сървър. 2020.12.16.423122; doi: https://doi.org/10.1101/2020.12.16.423122, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.16.423122v1

[ad_2]