Studio della firma interferonica in soggetti pediatrici affetti da COVID-19

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is a single-helix RNA virus with positive polarity and envelope, belonging to the genus Beta of the family Coronovaridae. Sars-CoV-2 has been shown to be the etiological agent of the pandemic declared by WHO in March 2020, called COVID-19. The virus is transmitted by respiratory route, through droplets and aerosols emitted by infected individuals, and the average incubation period before the onset of symptoms is 4-5 days. While in the adult population, the virus causes the onset of symptoms related to respiratory distress of varying degrees, fever, headache, myalgia, and gastrointestinal disturbances, pediatric individuals infected with Sars-CoV-2, on the other hand, present with milder forms. Several investigations have evaluated the interferon (IFN) type I, II and III signature in adults infected with SARS-CoV-2, but no similar studies have been conducted in the pediatric population. The purpose of this study was to evaluate the expression profile of: - six INF-I-stimulated genes (IFNα), such as IFI44L, ISG15, IFIT1, RSAD2, SIGLEC and IFI27; - IFN-II (IFN-γ) and three genes stimulated by it, such as CXCL9, CXCL10 and IDO1; - three genes stimulated by IFN-III (IFNλ), such as LAMBDA1, LAMBDA2 and LAMBDA3. For this purpose, peripheral blood samples taken from both children with COVID-19 and healthy control subjects were analyzed, from which total RNA subjected to retrotranscription at a later time was extracted. Subsequently, a Taqman real-time PCR amplification assay was used to quantify the expression of the above genes. The results obtained showed that pediatric patients with mild to moderate disease exhibit higher levels of expression of IFN-I and IFN-II-induced genes than uninfected controls. In contrast, the expression of these genes decreases in children with severe COVID-19 and children with multisystem inflammatory syndrome (MIS-C). Expression of IFN-III, on the other hand, was comparable in each group of pediatric subjects analyzed in the present study; at the same time, from the data observed in the literature, there is evidence of decreased expression of the latter in adult subjects with COVID-19. Thus, it is hypothesized that IFNλ-induced genes are responsible for the better control of infection in children than in adults. The results obtained thus demonstrate an increase in IFN signature expression in pediatric patients with mild symptoms, a decrease in more severe pediatric forms and MIS-C, and the subsequent positive correlation of their transcription in children with COVID-19. In conclusion, therefore, the present study seems to demonstrate that the different expression of type I, II and III interferon signatures could play an important role in determining disease evolution.

Il coronavirus 2 da sindrome respiratoria acuta grave (SARS-CoV-2) è un virus a RNA a singola elica con polarità positiva, dotato di envelope, appartenente al genere Beta della famiglia Coronovaridae. Sars-CoV-2 è stato dimostrato essere l’agente eziologico della pandemia dichiarata dall’OMS a marzo 2020 denominata COVID-19. Il virus si trasmette per via respiratoria, attraverso droplet e aereosol emessi da soggetti infetti, ed il periodo medio di incubazione prima della comparsa dei sintomi è di 4-5 giorni. Mentre nella popolazione adulta, il virus causa l’insorgenza di sintomi correlati a disturbi respiratori di varia entità, febbre, mal di testa, mialgia e disturbi gastrointestinali; i soggetti pediatrici infettati da Sars-CoV-2, invece, mostrano forme di più lieve entità. Diverse indagini hanno valutato la firma interferonica (IFN) di tipo I, II e III negli adulti infettati da SARS-CoV-2, ma non sono stati condotti studi di questo tipo nella popolazione pediatrica. Lo scopo dello studio in questione è stato quello di valutare il profilo di espressione di: - sei geni stimolati dall’INF-I (IFNα), quali IFI44L, ISG15, IFIT1, RSAD2, SIGLEC e IFI27; - IFN-II (IFN-γ) e di tre geni da questo stimolati, quali CXCL9,CXCL10 e IDO1; - tre geni stimolati dall’IFN-III (IFNλ), quali LAMBDA1, LAMBDA2 e LAMBDA3. A tal fine sono stati analizzati campioni di sangue periferico prelevato sia da bambini affetti da COVID-19 sia da soggetti sani di controllo, da cui è stato estratto l’RNA totale sottoposto in un secondo momento a retrotrascrizione. Dopodiché ci si è avvalsi di un saggio di amplificazione PCR real time Taqman per la quantificazione dell’espressione dei suddetti geni. I risultati ottenuti hanno dimostrato che pazienti pediatrici affetti da malattia lieve o moderata mostrano livelli di espressione dei geni indotti da IFN-I e IFN-II più elevati rispetto ai controlli non infetti. Al contrario, l’espressione di questi diminuisce nei bambini affetti da COVID-19 in forma grave e nei bambini affetti da sindrome infiammatoria multisistemica (MIS-C). L’espressione di IFN-III, invece, è risultata essere comparabile in ciascun gruppo di soggetti pediatrici analizzato nel presente studio; allo stesso tempo, dai dati osservati in letteratura, è evidente una diminuzione di espressione di quest’ultimo nei soggetti adulti affetti da COVID-19. Si ipotizza quindi, che i geni indotti dall’IFNλ siano responsabili del migliore controllo dell'infezione nei bambini rispetto agli adulti. I risultati ottenuti dimostrano dunque un aumento di espressione della firma IFN nei pazienti pediatrici con sintomi lievi, un decremento nelle forme pediatriche più gravi e nella MIS-C, e conseguente correlazione positiva della loro trascrizione nei bambini affetti da COVID-19. In conclusione, quindi, il presente studio sembra dimostrare che la diversa espressione della firma interferonica di tipo I, II e III potrebbe svolgere un importante ruolo nel determinare l’evoluzione dell’infezione da Sars-CoV-2.