Prevention and treatment of COVID-19 based on post-genomic pharmacological analysis: Systematic computer analysis of 290,000 scientific articles on COVID-19

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The COVID-19 pandemic has highlighted pressing challenges in biomedical research methodology. It has become obvious that the rapid and effective development of treatments for “new” viral infections is impossible without the coordination of interdisciplinary research and in-depth analysis of data obtained within the framework of the post-genomic paradigm. Presents the results of a systematic computer analysis of 290,000 scientific articles on COVID-19, with an emphasis on the results of post-genomic studies of SARS-CoV-2. The futility of the overly simplified approach, which considers only one “most important receptor protein”, only one “key virus gene”, etc., is shown. It is shown how post-genomic technologies will make it possible to find informative biomarkers of severe coronavirus infection, including those based on complex immune disorders associated with COVID-19.

About the authors

Ivan Yu. Torshin

Federal Research Center “Computer Science and Control” of the Russian Academy of Sciences

Email: tiy135@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2659-7998

канд. физ.-мат. наук, канд. хим. наук, вед. науч. сотр. ФИЦ ИУ РАН

Russian Federation, Moscow

Olga A. Gromova

Federal Research Center “Computer Science and Control” of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: unesco.gromova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7663-710X
SPIN-code: 6317-9833

д-р мед. наук, проф., вед. науч. сотр. ФИЦ ИУ РАН

Russian Federation, Moscow

Alexander G. Chuchalin

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: pulmomoskva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5070-5450

акад. РАН, д-р мед. наук, проф., зав. каф. госпитальной терапии педиатрического фак-та ФГАОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова»

Russian Federation, Moscow

References

  1. Torshin IYu. Bioinformatics in the Post-Genomic Era: The Role of Biophysics. New York: Nova Biomedical Books, 2006.
  2. Torshin IYu. Sensing the change from molecular genetics to personalized medicine (Bioinformatics in the Post-Genomic Era). Ed. OA Gromova. New York: Nova Biomedical Books, 2009.
  3. Peng H, Chen Z, Wang Y, et al. Systematic Review and Pharmacological Considerations for Chloroquine and Its Analogs in the Treatment for COVID-19. Front Pharmacol. 2020;11:554172. doi: 10.3389/fphar.2020.554172
  4. Торшин И.Ю., Громова О.А., Чучалин А.Г., Журавлев Ю.И. Хемореактомный скрининг воздействия фармакологических препаратов на SARS-CoV-2 и виром человека как информационная основа для принятия решений по фармакотерапии COVID-19. Фармакоэкономика. Современная фармакоэкономика и фармакоэпидемиология. 2021;14(2):191-211 [Torshin IYu, Gromova OA, Chuchalin AG, Zhuravlev YuI. Chemoreactome Screening of Pharmaceutical Effects On SARS-CoV-2 and Human Virome to Help Decide on Drug-Based COVID-19 Therapy. Farmakoekonomika. Sovremennaia Farmakoekonomika i Farmakoepidemiologiia. 2021;14(2):191-211 (in Russian)]. doi: 10.17749/2070-4909/farmakoekonomika.2021.078
  5. Danser AHJ, Epstein M, Batlle D. Renin-Angiotensin System Blockers and the COVID-19 Pandemic: At Present There Is No Evidence to Abandon Renin-Angiotensin System Blockers. Hypertension. 2020;75(6):1382-5. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.120.15082
  6. Торшин И.Ю., Громова О.А. Микронутриенты против коронавирусов. Вчера, сегодня, завтра. Под ред. А.Г. Чучалина. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2023 [Torshin IIu, Gromova OA. Mikronutrienty protiv koronavirusov. Vchera, segodnia, zavtra. Pod red. AG Chuchalina. Moscow: GEOTAR-Media, 2023 (in Russian)].
  7. Torshin IYu, Rudakov KV. On metric spaces arising during formalization of problems of recognition and classification. Part 2: Density properties. Pattern Recognition and Image Analysis. 2016;26(3):483-96. doi: 10.1134/S1054661816030202
  8. Griffin G, Hewison M, Hopkin J, et al. Perspective: Vitamin D supplementation prevents rickets and acute respiratory infections when given as daily maintenance but not as intermittent bolus: implications for COVID-19. Clin Med (Lond). 2021;21(2):e144-9. doi: 10.7861/clinmed.2021-0035
  9. Cobre AF, Stremel DP, Noleto GR, et al. Diagnosis and prediction of COVID-19 severity: can biochemical tests and machine learning be used as prognostic indicators? Comput Biol Med. 2021;134:104531. doi: 10.1016/j.compbiomed.2021.104531
  10. Al-Nesf MAY, Abdesselem HB, Bensmail I, et al. Prognostic tools and candidate drugs based on plasma proteomics of patients with severe COVID-19 complications. Nat Commun. 2022;13(1):946. doi: 10.1038/s41467-022-28639-4
  11. COvid-19 Multi-omics Blood ATlas (COMBAT) Consortium. A blood atlas of COVID-19 defines hallmarks of disease severity and specificity. Cell. 2022;185(5):916-38.e58. doi: 10.1016/j.cell.2022.01.012
  12. Shen B, Yi X, Sun Y, et al. Proteomic and Metabolomic Characterization of COVID-19 Patient Sera. Cell. 2020;182(1):59-72.e15. doi: 10.1016/j.cell.2020.05.032
  13. Чучалин А.Г. Роль оксида азота в современной клинической практике: научный доклад на V Всероссийском конгрессе «Легочная гипертензия» (13 декабря 2017 г.). Пульмонология. 2018;28(4):503-11 [Chuchalin AG. A role of nitric oxide for the modern clinical practice: A scientific report at the 5th Pan-Russian Congress on pulmonary hypertension, December 13, 2017. Pulmonologiya. 2018;28(4):503-11 (in Russian)]. doi: 10.18093/0869-0189-2018-28-4-503-511
  14. Mikuteit M, Baskal S, Klawitter S, et al. Amino acids, post-translational modifications, nitric oxide, and oxidative stress in serum and urine of long COVID and ex COVID human subjects. Amino Acids. 2023;55(9):1173-88. doi: 10.1007/s00726-023-03305-1
  15. Rostamzadeh F, Najafipour H, Yazdani R, et al. Changes in serum levels of apelin and nitric oxide in hospitalized patients with COVID-19: association with hypertension, diabetes, obesity, and severity of disease. Eur J Med Res. 2022;27(1):243. doi: 10.1186/s40001-022-00852-3
  16. Hua-Huy T, Gunther S, Lorut C, et al. Distal Lung Inflammation Assessed by Alveolar Concentration of Nitric Oxide Is an Individualised Biomarker of Severe COVID-19 Pneumonia. J Pers Med. 2022;12(10):1631. doi: 10.3390/jpm12101631
  17. Штабницкий В.А., Чучалин А.Г. Причины отсутствия ответа на ингаляционный оксид азота у больных острым респираторным дистресс-синдромом. Вестник современной клинической медицины. 2014;7(3):39-44 [Shtabnitskiy VA, Chuchalin AG. Causes of non-responding to inhaled nitric oxide for respiratory distress-syndrome. The Bulletin of Contemporary Clinical Medicine. 2014;7(3):39-44 (in Russian)].
  18. Чыонг Т.Т., Шогенова Л.В., Селемир С.Д., Чучалин А.Г. Эффекты ингаляционного оксида азота у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких с гиперкапнической дыхательной недостаточностью и легочной гипертензией. Пульмонология. 2022;32(2):216-25 [Truong TT, Shogenova LV, Selemir VD, Chuchalin AG. Effects of inhaled nitric oxide in chronic obstructive pulmonary disease patients with hypercapnic respiratory failure and pulmonary hypertension. Pulmonologiya. 2022;32(2):216-25 (in Russian)]. doi: 10.18093/0869-0189-2022-32-2-216-225
  19. Mandal SM. Nitric oxide mediated hypoxia dynamics in COVID-19. Nitric Oxide. 2023;133:18-21. doi: 10.1016/j.niox.2023.02.002
  20. Barh D, Tiwari S, Weener ME, et al. Multi-omics-based identification of SARS-CoV-2 infection biology and candidate drugs against COVID-19. Comput Biol Med. 2020;126:104051. doi: 10.1016/j.compbiomed.2020.104051
  21. Bicakcioglu M, Kalkan S, Duzenci D, et al. Inhaled nitric oxide as rescue therapy in severe ARDS cases due to COVID-19 pneumonia: a single center experience. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2023;27(13):6422-8. doi: 10.26355/eurrev_202307_33002
  22. Mekontso Dessap A, Papazian L, Schaller M, et al. Inhaled nitric oxide in patients with acute respiratory distress syndrome caused by COVID-19: treatment modalities, clinical response, and outcomes. Ann Intensive Care. 2023;13(1):57. doi: 10.1186/s13613-023-01150-9
  23. Arunachalam PS, Wimmers F, Mok CKP, et al. Systems biological assessment of immunity to mild versus severe COVID-19 infection in humans. Science. 2020;369(6508):1210-20. doi: 10.1126/science.abc6261
  24. Mathew D, Giles JR, Baxter AE, et al; UPenn COVID Processing Unit. Deep immune profiling of COVID-19 patients reveals distinct immunotypes with therapeutic implications. Science. 2020;369(6508):eabc8511. doi: 10.1126/science.abc8511
  25. Ren X, Wen W, Fan X, et al. COVID-19 immune features revealed by a large-scale single-cell transcriptome atlas. Cell. 2021;184(7):1895-913.e19. doi: 10.1016/j.cell.2021.01.053
  26. Sindel A, Taylor T, Chesney A, et al. Hematopoietic stem cell mobilization following PD-1 blockade: Cytokine release syndrome after transplantation managed with ascorbic acid. Eur J Haematol. 2019;103(2):134-6. doi: 10.1111/ejh.13248
  27. Лила А.М., Громова О.А., Торшин И.Ю., и др. Молекулярные эффекты хондрогарда при остеоартрите и грыжах межпозвоночного диска. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2017;9(3):88-97 [Lila AM, Gromova OA, Torshin IYu. Molecular effects of chondroguard in osteoarthritis and herniated discs. Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2017;9(3):88-97 (in Russian)]. doi: 10.14412/2074-2711-2017-3-88-97

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Metric diagram showing a map of the molecular pathophysiology of COVID-19. The distance between the points corresponding to the terms is inversely proportional to the joint occurrence of the terms in the studied sample of publications (the closer the two arbitrary points, the more common the joint use of the two corresponding terms).

Download (247KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Predictors for distinguishing between sepsis and COVID-19, including plasma proteins, results of whole blood total RNA sequencing, and cytometric parameters.

Download (236KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».