Host genetic determinants regulating susceptibility/resistance to SARS-CoV-2
调节 SARS-CoV-2 易感性/耐药性的宿主遗传决定因素
基本信息
- 批准号:10625449
- 负责人:
- 金额:$ 19.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-05-20 至 2025-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:2019-nCoVAgeBiologyBody Weight decreasedCOVID-19COVID-19 pandemicCOVID-19 patientCOVID-19 severityCOVID-19 susceptibilityCandidate Disease GeneCaringChromosome MappingClinicalComplexCoronavirusCoronavirus InfectionsDataData SetDevelopmentDiseaseDisease ProgressionDisease susceptibilityElderlyExhibitsFamilyGenesGeneticGenetic DeterminismGenotypeGoalsHealthHealth ProfessionalHealthcareHospitalsImmune responseInbred C57BL MiceInbreedingIndividualInfectionInnate Immune ResponseInterventionKnowledgeLifeLungMeasurable DiseaseMolecularMusOutcomeParentsPathogenesisPathogenicityPathway interactionsPatient IsolationPatientsPhenotypePlayPopulationPredispositionPublic HealthRecombinantsReportingResistanceResourcesRiskSARS coronavirusSARS-CoV-2 B.1.351SARS-CoV-2 infectionSARS-CoV-2 pathogenesisSevere Acute Respiratory SyndromeSeverity of illnessSocietiesSymptomsSystemTestingTherapeuticVariantViralVirusVirus DiseasesVirus ReplicationWild Type Mouseage relatedagedcandidate identificationcohortcytokineepidemiology studygenetic analysisgenetic makeupgenomic locusglobal healthhuman coronavirusinfluenzavirusinsightmicrobialnovelnovel coronaviruspathogenprophylacticsegregationtargeted treatmenttranscriptometranscriptomicsvirus host interaction
项目摘要
The ongoing coronavirus disease-2019 (COVID-19) pandemic, caused by a novel coronavirus (CoV) termed
severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) that is closely related to SARS-CoV, poses a
grave threat to global health, and has devastated societies worldwide. One puzzling aspect of COVID-19 is the
impressive variation in clinical manifestations among infected individuals, from a majority who are asymptomatic
or exhibit mild symptoms to a smaller, largely age-dependent fraction who develop life-threatening conditions.
Unfortunately, knowledge of the underlying biology behind COVID-19 susceptibility is woefully inadequate.
Conceivably, some of the differences are likely the consequence of host genetic factors. Systems genetics using
diverse and replicable cohorts of isogenic mice represents a powerful way to dissect those host genetic
differences that modulate microbial infections. We have recently demonstrated that the two founders of the large
BXD family of mice — C57BL/6J (B6) and DBA/2J (D2), differ substantially in their susceptibility to a mouse-
adapted SARS-CoV, MA15. Following intranasal challenge, D2 develop a more severe disease and support
more prolonged pulmonary viral replication than B6. In preliminary studies, we have observed a similar
phenomenon when comparing aged B6 and D2 mice for infection by a mouse-adapted SARS-CoV-2 virus,
CMA4. These key findings support the practicality of using the BXD family of mice to systemically dissect virus-
host interactions that modulate sensitivity to and disease progression of SARS-CoV or SARS-CoV-2 infection.
We hypothesize that variations in host genetic makeup regulate the host responses to SARS-CoV-2 infection,
thereby imparting differing susceptibility/resistance to and outcome of COVID-19. Two specific aims are
proposed to test this hypothesis. In Aim 1, we will determine the impact of genetic background on SARS-CoV-2
infection in the parental strains and across a subset of ~30 BXDs. We will first define the various phenotypes
associated with disease severity, pathogen load, and innate immune responses that distinguish between aged
B6 and D2 following infection with SARS-CoV-2 CMA4 and B.1.351 (a SARS-CoV-2 patient isolate capable of
replication in wild-type mice), respectively. We will then characterize these measurable disease-state
phenotypes, transcriptome and cytokine profiles across a cohort of aged BXD strains of diverse genotypes. In
Aim 2, we will integrate the phenotypic and transcriptomic datasets from Aim 1 and combine them with the
already acquired genotypes and sequence data for the BXD strains to map genetic loci and define the candidate
genes and molecular networks that regulate SARS-CoV-2 replication and pathogenesis. Data from these studies
will uncover novel insights into age-independent host genetic factors that modulate viral replication and disease
susceptibility during SARS-CoV-2 infection. The new knowledge gained will aid the development of
countermeasures against SARS-CoV-2 and possibly other pathogenic human CoV infections.
正在进行的 2019 冠状病毒病 (COVID-19) 大流行,由一种称为
严重急性呼吸综合征冠状病毒-2 (SARS-CoV-2) 与 SARS-CoV 密切相关,
对全球健康构成严重威胁,并给全世界社会带来破坏。 COVID-19 的一个令人费解的方面是
感染者(大多数无症状)的临床表现存在显着差异
或者一小部分人表现出轻微症状,很大程度上取决于年龄,他们会出现危及生命的状况。
不幸的是,我们对 COVID-19 易感性背后的基础生物学知识还远远不够。
可以想象,一些差异可能是宿主遗传因素的结果。系统遗传学使用
多样化且可复制的同基因小鼠群体代表了剖析宿主遗传的有效方法
调节微生物感染的差异。我们最近证明了这家大型公司的两位创始人
BXD 小鼠家族 — C57BL/6J (B6) 和 DBA/2J (D2) 在对小鼠-
适应了 SARS-CoV,MA15。鼻内攻击后,D2 出现更严重的疾病并支持
比 B6 更长时间的肺部病毒复制。在初步研究中,我们观察到类似的情况
比较老年 B6 和 D2 小鼠感染适应小鼠的 SARS-CoV-2 病毒时出现的现象,
CMA4。这些关键发现支持使用 BXD 小鼠家族系统解剖病毒的实用性
调节 SARS-CoV 或 SARS-CoV-2 感染的敏感性和疾病进展的宿主相互作用。
我们假设宿主基因组成的变化调节宿主对 SARS-CoV-2 感染的反应,
从而对 COVID-19 产生不同的易感性/抵抗力和结果。两个具体目标是
建议检验这一假设。在目标 1 中,我们将确定遗传背景对 SARS-CoV-2 的影响
亲本菌株和约 30 个 BXD 子集的感染。我们首先定义各种表型
与疾病严重程度、病原体负荷和区分老年人的先天免疫反应有关
感染 SARS-CoV-2 CMA4 和 B.1.351 后的 B6 和 D2(一种 SARS-CoV-2 患者分离株,能够
分别在野生型小鼠中复制)。然后我们将描述这些可测量的疾病状态
一组不同基因型的老年 BXD 菌株的表型、转录组和细胞因子谱。在
目标 2,我们将整合目标 1 的表型和转录组数据集,并将它们与
已经获得 BXD 菌株的基因型和序列数据,以绘制遗传位点图并定义候选菌株
调节 SARS-CoV-2 复制和发病机制的基因和分子网络。这些研究的数据
将揭示调节病毒复制和疾病的与年龄无关的宿主遗传因素的新见解
SARS-CoV-2 感染期间的易感性。获得的新知识将有助于发展
针对 SARS-CoV-2 和可能的其他致病性人类 CoV 感染的对策。
项目成果
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