La pandemia globale di Coronavirus 2019 (COVID-19), causata dal coronavirus 2 della sindrome respiratoria acuta grave (SARS-CoV-2), ha portato a conseguenze sociali ed economiche senza precedenti. Il rischio di morbilità e mortalità dovuto alla COVID-19 aumenta drammaticamente in presenza di condizioni mediche coesistenti, mentre i meccanismi sottostanti rimangono poco chiari. Inoltre, non esistono terapie efficaci di provata efficacia per la COVID-19. Questo studio mira a identificare la patogenesi della SARS-CoV-2, le manifestazioni della malattia e le terapie per la COVID-19 utilizzando metodologie di medicina di rete insieme a osservazioni cliniche e di multiomica.

Abbiamo incorporato le interazioni proteina-proteina del virus SARS-CoV-2, la trascrittomica e la proteomica nell’interattoma umano. La misura di prossimità della rete ha rivelato la patogenesi sottostante per le ampie manifestazioni associate al COVID-19. Le analisi multimodali dei dati di sequenziamento dell’RNA di una singola cellula hanno mostrato che la co-espressione di ACE2 e TMPRSS2 era elevata negli enterociti assorbenti dei tessuti ileali infiammati dei pazienti affetti da malattia di Crohn rispetto ai tessuti non infiammati, rivelando una patobiologia condivisa da COVID-19 e dalla malattia infiammatoria intestinale. Analisi integrative di dati metabolomici e trascrittomici (bulk e single-cell) di pazienti asmatici hanno indicato che la COVID-19 condivide con l’asma endofenotipi infiammatori intermedi (tra cui IRAK3 e ADRB2).

Per stabilire le priorità di un potenziale trattamento, abbiamo combinato la previsione basata sulla rete e l’abbinamento con il punteggio di propensione (PS) di uno studio osservazionale su 18.118 pazienti di un registro COVID-19. Abbiamo identificato che la melatonina (odds) (odds) era un fattore di rischio per l’asma. Abbiamo identificato che la melatonina (odds ratio (OR) = 0,36, 95% intervallo di confidenza (CI) 0,22-0,59) era associata a una riduzione del 64% della probabilità di un risultato positivo dei test di laboratorio per la SARS-CoV-2. Utilizzando il disegno PS-matching user active comparator, la melatonina è stata associata a una probabilità ridotta del 54% di risultati positivi al test per la SARS-CoV-2 rispetto ai bloccanti del recettore dell’angiotensina II o agli inibitori dell’enzima di conversione dell’angiotensina (OR = 0,46, 95% CI 0,24-0,86).