超級電腦分析了 COVID-19 的數據並幫助提出了“緩激肽假說”

由 Summit 超級電腦支援的一項針對 COVID-19 患者的基因研究可能使我們在了解新型冠狀病毒如何引起疾病方面邁出了一步。

人工智慧專家 Thomas Smith 解釋說,今年夏天早些時候,位於美國橡樹嶺國家實驗室的 Summit 分析了 17,000 個樣本中的 40,000 個基因,試圖了解病毒。Medium 平台上的一篇文章

雖然這台機器是世界上第二快的計算機,但這個過程要求它分析 25 億個基因組合——這項壯舉花了兩週多的時間。

其結果表明,緩激肽(一種調節血壓的天然化合物)可以解釋 COVID-19 的許多方面及其一些症狀。

這些發現可能有助於解釋為什麼這種病毒會導致某些患者出現血管問題,從中風到皮膚或腳趾炎症,並指出治療其最嚴重症狀的新的潛在療法。

面對新病毒和未知疾病,衛生當局和醫務人員一直在學習如何治療新冠病毒。

起初,該病毒似乎表現為一種呼吸系統綜合症——它的完整學名仍然是嚴重急性呼吸系統綜合症2,SARS-CoV-2——其症狀類似於重感冒或流感,治療也反映了這一點。

但很快,第一線醫生開始報告其他更嚴重的症狀:中風、心臟病、皮膚狀況和循環系統問題(主要是腳部問題)。在某些情況下也發現了荷爾蒙問題。

醫護人員開始意識到,為重症患者吸氧或插管(這是治療呼吸衰竭的初始方案)並不總是獲得預期的結果。還有其他事情在起作用。

漸漸地,跡象顯示最嚴重的病例和死亡是由於細胞激素風暴造成的-細胞激素風暴是患者免疫系統的過度反應,能夠損害重要器官。

解釋峰會數據的科學家將他們的發現發表在電子生活雜誌認為,緩激肽風暴——一種導致血管滲漏的血管系統功能障礙——可能是罪魁禍首。

不過,他們補充說,這兩場風暴可能「錯綜複雜地聯繫在一起」。

「緩激肽假說」:COVID-19 就像打開窗戶的竊賊

緩激肽假說表明,緩激肽風暴是造成 COVID-19 許多最致命症狀的原因。

該理論基於普遍接受的觀點,即感染始於病毒透過 ACE2 受體進入體內,ACE2 受體廣泛存在於鼻子中,但也存在於腸道、腎臟和心臟中。

Summit 向研究人員團隊表明,COVID-19 的影響不僅限於 ACE2 受體定植引起的影響:該病毒也能夠操縱它們。

相反,它主動劫持人體自身的系統,誘使其增加受體的反應。

COVID-19 不僅感染已經表達大量 ACE2 受體的細胞,而且還主動劫持人體自身系統,從而在通常表達低或中等水平的部位上調這些受體,包括肺部,史密斯說。

「從這個意義上說,COVID-19 就像一個竊賊,溜進你沒上鎖的二樓窗戶,開始洗劫你的房子。不過,一旦進去,他們不僅會拿走你的東西,還會打開你所有的門,窗戶,這樣他們的同夥就可以衝進去,幫助更有效地進行掠奪,」他補充道。

研究人員在科學雜誌上寫道,SARS-CoV-2 會增加ACE2 的水平,ACE2 會降低人體內的血壓,並與另一種稱為ACE 的酶產生作用(這會產生相反的效果),從而為緩激肽打開了大門。

他們補充說,不受控制的緩激肽會導致血管通透性和擴張以及低血壓。

當呼吸器沒用時

一旦血壓不受控制,血管的通透性增加,身體幾乎就為整個身體的功能障礙敞開了大門——而且大門一直敞開著。

受到緩激肽風暴影響的 COVID-19 患者會“溺水”,因為他們的肺泡上覆蓋著一種果凍狀物質。

許多衛生工作者報告呼吸系統和其他器官的血管受到損害。

這可以解釋為什麼在某些情況下給予氧氣或將患者連接到呼吸器是徒勞無功的。

這個假設可以用來辨識高風險患者嗎?

COVID-19 的另一個謎團是,儘管存在年齡、超重和糖尿病等已知的風險因素,但為什麼有些患者比其他患者遭受更嚴重的症狀。

有人推測遺傳因素、微生物群甚至血型可以解釋這現象。

緩激肽假說可以幫助我們了解誰最有可能受到病毒的嚴重影響。

女性死於 COVID-19 的可能性似乎越來越小。研究人員認為,一種蛋白質(胸腺素β-4)的存在,女性體內的含量是男性的兩倍,可以保護女性免受新型冠狀病毒的一些最嚴重症狀的影響。

這如何有助於找到治療方法?

研究人員建議,尋找治療症狀的努力應集中在遏制緩激肽風暴。

他們寫道:“進一步的實驗發現了幾種現有的藥物有可能被重新用於治療緩激肽風暴。”

「下一步可能是進行臨床試驗,以評估這些藥物在治療 COVID-19 患者方面的有效性。

“此外,了解 SARS-Cov-2 如何影響身體將有助於研究人員和臨床醫生識別最有可能出現危及生命症狀的個體。”