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An explainable model of host genetic interactions linked to COVID-19 severity

Authors :
Anthony, O
Nicola, P
Chiara, F
Margherita, B
Francesca, F
Francesca, C
Alessandra, R
Simone, F
Francesco, R
Mari, F
Daga, S
Benetti, E
Bruttini, M
Palmieri, M
Croci, S
Amitrano, S
Meloni, I
Frullanti, E
Doddato, G
Lista, M
Beligni, G
Valentino, F
Zguro, K
Tita, R
Giliberti, A
Antonietta Mencarelli, M
Lo Rizzo, C
Maria Pinto, A
Ariani, F
Di Sarno, L
Montagnani, F
Tumbarello, M
Rancan, I
Fabbiani, M
Rossetti, B
Bergantini, L
D’Alessandro, M
Cameli, P
Bennett, D
Anedda, F
Marcantonio, S
Scolletta, S
Franchi, F
Antonietta Mazzei, M
Guerrini, S
Conticini, E
Cantarini, L
Frediani, B
Tacconi, D
Spertilli Raffaelli, C
Feri, M
Donati, A
Scala, R
Guidelli, L
Spargi, G
Corridi, M
Nencioni, C
Croci, L
Piero Caldarelli, G
Romani, D
Piacentini, P
Bandini, M
Desanctis, E
Cappelli, S
Canaccini, A
Verzuri, A
Anemoli, V
Pisani, M
Ognibene, A
Pancrazzi, A
Lorubbio, M
Vaghi, M
D’Arminio Monforte, A
Gaia Miraglia, F
Bruno, R
Vecchia, M
Girardis, M
Venturelli, S
Busani, S
Cossarizza, A
Antinori, A
Vergori, A
Emiliozzi, A
Rusconi, S
Siano, M
Gabrieli, A
Riva, A
Francisci, D
Schiaroli, E
Paciosi, F
Tommasi, A
Zuccon, U
Vietri, L
Giorgio Scotton, P
Andretta, F
Panese, S
Baratti, S
Scaggiante, R
Gatti, F
Giuseppe Parisi, S
Castelli, F
Quiros-Roldan, E
Degli Antoni, M
Zanella, I
Della Monica, M
Piscopo, C
Capasso, M
Russo, R
Andolfo, I
Iolascon, A
Fiorentino, G
Carella, M
Castori, M
Aucella, F
Raggi, P
Perna, R
Bassetti, M
Di Biagio, A
Sanguinetti, M
Masucci, L
Guarnaccia, A
Valente, S
De Vivo, O
Bargagli, E
Mandalà, M
Giorli, A
Salerni, L
Zucchi, P
Parravicini, P
Menatti, E
Trotta, T
Giannattasio, F
Coiro, G
Lena, F
Lacerenza, G
Coviello, D
Mussini, C
Martinelli, E
Tavecchia, L
Ann Belli, M
Crotti, L
Parati, G
Sanarico, M
Biscarini, F
Stella, A
Rizzi, M
Maggiolo, F
Ripamonti, D
Suardi, C
Bachetti, T
Teresa La Rovere, M
Sarzi-Braga, S
Bussotti, M
Capitani, K
Dei, S
Ravaglia, S
Artuso, R
Andreucci, E
Gori, G
Pagliazzi, A
Fiorentini, E
Perrella, A
Bianchi, F
Bergomi, P
Catena, E
Colombo, R
Luchi, S
Morelli, G
Petrocelli, P
Iacopini, S
Modica, S
Baroni, S
Vladimiro Segala, F
Menichetti, F
Falcone, M
Tiseo, G
Barbieri, C
Matucci, T
Grassi, D
Ferri, C
Marinangeli, F
Brancati, F
Vincenti, A
Borgo, V
Lombardi, S
Lenzi, M
Antonio Di Pietro, M
Vichi, F
Romanin, B
Attala, L
Costa, C
Gabbuti, A
Menè, R
Colaneri, M
Casprini, P
Merla, G
Maria Squeo, G
Maffezzoni, M
Mantovani, S
Mondelli &amp
M
Ludovisi, S
Onoja, Anthony
Picchiotti, Nicola
Fallerini, Chiara
Baldassarri, Margherita
Fava, Francesca
Colombo, Francesca
Chiaromonte, Francesca
Renieri, Alessandra
Furini, Simone
Raimondi Francesco
Francesca Mari
Sergio Daga
Elisa Benetti
Mirella Bruttini
Maria Palmieri
Susanna Croci
Sara Amitrano
Ilaria Meloni
Elisa Frullanti
Gabriella Doddato
Mirjam Lista
Giada Beligni
Floriana Valentino
Kristina Zguro
Rossella Tita
Annarita Giliberti
Maria Antonietta Mencarelli
Caterina Lo Rizzo
Anna Maria Pinto
Francesca Ariani
Laura Di Sarno
Francesca Montagnani
Mario Tumbarello
Ilaria Rancan
Massimiliano Fabbiani
Barbara Rossetti
Laura Bergantini
Miriana D’Alessandro
Paolo Cameli
David Bennett
Federico Anedda
Simona Marcantonio
Sabino Scolletta
Federico Franchi
Maria Antonietta Mazzei
Susanna Guerrini
Edoardo Conticini
Luca Cantarini
Bruno Frediani
Danilo Tacconi
Chiara Spertilli Raffaelli
Marco Feri
Alice Donati
Raffaele Scala
Luca Guidelli
Genni Spargi
Marta Corridi
Cesira Nencioni
Leonardo Croci
Gian Piero Caldarelli
Davide Romani
Paolo Piacentini
Maria Bandini
Elena Desanctis
Silvia Cappelli
Anna Canaccini
Agnese Verzuri
Valentina Anemoli
Manola Pisani
Agostino Ognibene
Alessandro Pancrazzi
Maria Lorubbio
Massimo Vaghi
Antonella D’Arminio Monforte
Federica Gaia Miraglia
Raffaele Bruno
Marco Vecchia
Massimo Girardis
Sophie Venturelli
Stefano Busani
Andrea Cossarizza
Andrea Antinori
Alessandra Vergori
Arianna Emiliozzi
Stefano Rusconi
Matteo Siano
Arianna Gabrieli
Agostino Riva
Daniela Francisci
Elisabetta Schiaroli
Francesco Paciosi
Andrea Tommasi
Umberto Zuccon
Lucia Vietri
Pier Giorgio Scotton
Francesca Andretta
Sandro Panese
Stefano Baratti
Renzo Scaggiante
Francesca Gatti
Saverio Giuseppe Parisi
Francesco Castelli
Eugenia Quiros-Roldan
Melania Degli Antoni
Isabella Zanella
Matteo Della Monica
Carmelo Piscopo
Mario Capasso
Roberta Russo
Immacolata Andolfo
Achille Iolascon
Giuseppe Fiorentino
Massimo Carella
Marco Castori
Filippo Aucella
Pamela Raggi
Rita Perna
Matteo Bassetti
Antonio Di Biagio
Maurizio Sanguinetti
Luca Masucci
Alessandra Guarnaccia
Serafina Valente
Oreste De Vivo
Elena Bargagli
Marco Mandalà
Alessia Giorli
Lorenzo Salerni
Patrizia Zucchi
Pierpaolo Parravicini
Elisabetta Menatti
Tullio Trotta
Ferdinando Giannattasio
Gabriella Coiro
Fabio Lena
Gianluca Lacerenza
Domenico A. Coviello
Cristina Mussini
Enrico Martinelli
Luisa Tavecchia
Mary Ann Belli
Lia Crotti
Gianfranco Parati
Maurizio Sanarico
Filippo Biscarini
Alessandra Stella
Marco Rizzi
Franco Maggiolo
Diego Ripamonti
Claudia Suardi
Tiziana Bachetti
Maria Teresa La Rovere
Simona Sarzi-Braga
Maurizio Bussotti
Katia Capitani
Simona Dei
Sabrina Ravaglia
Rosangela Artuso
Elena Andreucci
Giulia Gori
Angelica Pagliazzi
Erika Fiorentini
Antonio Perrella
Francesco Bianchi
Paola Bergomi
Emanuele Catena
Riccardo Colombo
Sauro Luchi
Giovanna Morelli
Paola Petrocelli
Sarah Iacopini
Sara Modica
Silvia Baroni
Francesco Vladimiro Segala
Francesco Menichetti
Marco Falcone
Giusy Tiseo
Chiara Barbieri
Tommaso Matucci
Davide Grassi
Claudio Ferri
Franco Marinangeli
Francesco Brancati
Antonella Vincenti
Valentina Borgo
Stefania Lombardi
Mirco Lenzi
Massimo Antonio Di Pietro
Francesca Vichi
Benedetta Romanin
Letizia Attala
Cecilia Costa
Andrea Gabbuti
Roberto Menè
Marta Colaneri
Patrizia Casprini
Giuseppe Merla
Gabriella Maria Squeo
Marcello Maffezzoni
Stefania Mantovani
Mario U. Mondelli &
Serena Ludovisi
Anthony, O
Nicola, P
Chiara, F
Margherita, B
Francesca, F
Francesca, C
Alessandra, R
Simone, F
Francesco, R
Mari, F
Daga, S
Benetti, E
Bruttini, M
Palmieri, M
Croci, S
Amitrano, S
Meloni, I
Frullanti, E
Doddato, G
Lista, M
Beligni, G
Valentino, F
Zguro, K
Tita, R
Giliberti, A
Antonietta Mencarelli, M
Lo Rizzo, C
Maria Pinto, A
Ariani, F
Di Sarno, L
Montagnani, F
Tumbarello, M
Rancan, I
Fabbiani, M
Rossetti, B
Bergantini, L
D’Alessandro, M
Cameli, P
Bennett, D
Anedda, F
Marcantonio, S
Scolletta, S
Franchi, F
Antonietta Mazzei, M
Guerrini, S
Conticini, E
Cantarini, L
Frediani, B
Tacconi, D
Spertilli Raffaelli, C
Feri, M
Donati, A
Scala, R
Guidelli, L
Spargi, G
Corridi, M
Nencioni, C
Croci, L
Piero Caldarelli, G
Romani, D
Piacentini, P
Bandini, M
Desanctis, E
Cappelli, S
Canaccini, A
Verzuri, A
Anemoli, V
Pisani, M
Ognibene, A
Pancrazzi, A
Lorubbio, M
Vaghi, M
D’Arminio Monforte, A
Gaia Miraglia, F
Bruno, R
Vecchia, M
Girardis, M
Venturelli, S
Busani, S
Cossarizza, A
Antinori, A
Vergori, A
Emiliozzi, A
Rusconi, S
Siano, M
Gabrieli, A
Riva, A
Francisci, D
Schiaroli, E
Paciosi, F
Tommasi, A
Zuccon, U
Vietri, L
Giorgio Scotton, P
Andretta, F
Panese, S
Baratti, S
Scaggiante, R
Gatti, F
Giuseppe Parisi, S
Castelli, F
Quiros-Roldan, E
Degli Antoni, M
Zanella, I
Della Monica, M
Piscopo, C
Capasso, M
Russo, R
Andolfo, I
Iolascon, A
Fiorentino, G
Carella, M
Castori, M
Aucella, F
Raggi, P
Perna, R
Bassetti, M
Di Biagio, A
Sanguinetti, M
Masucci, L
Guarnaccia, A
Valente, S
De Vivo, O
Bargagli, E
Mandalà, M
Giorli, A
Salerni, L
Zucchi, P
Parravicini, P
Menatti, E
Trotta, T
Giannattasio, F
Coiro, G
Lena, F
Lacerenza, G
Coviello, D
Mussini, C
Martinelli, E
Tavecchia, L
Ann Belli, M
Crotti, L
Parati, G
Sanarico, M
Biscarini, F
Stella, A
Rizzi, M
Maggiolo, F
Ripamonti, D
Suardi, C
Bachetti, T
Teresa La Rovere, M
Sarzi-Braga, S
Bussotti, M
Capitani, K
Dei, S
Ravaglia, S
Artuso, R
Andreucci, E
Gori, G
Pagliazzi, A
Fiorentini, E
Perrella, A
Bianchi, F
Bergomi, P
Catena, E
Colombo, R
Luchi, S
Morelli, G
Petrocelli, P
Iacopini, S
Modica, S
Baroni, S
Vladimiro Segala, F
Menichetti, F
Falcone, M
Tiseo, G
Barbieri, C
Matucci, T
Grassi, D
Ferri, C
Marinangeli, F
Brancati, F
Vincenti, A
Borgo, V
Lombardi, S
Lenzi, M
Antonio Di Pietro, M
Vichi, F
Romanin, B
Attala, L
Costa, C
Gabbuti, A
Menè, R
Colaneri, M
Casprini, P
Merla, G
Maria Squeo, G
Maffezzoni, M
Mantovani, S
Mondelli &amp
M
Ludovisi, S
Onoja, Anthony
Picchiotti, Nicola
Fallerini, Chiara
Baldassarri, Margherita
Fava, Francesca
Colombo, Francesca
Chiaromonte, Francesca
Renieri, Alessandra
Furini, Simone
Raimondi Francesco
Francesca Mari
Sergio Daga
Elisa Benetti
Mirella Bruttini
Maria Palmieri
Susanna Croci
Sara Amitrano
Ilaria Meloni
Elisa Frullanti
Gabriella Doddato
Mirjam Lista
Giada Beligni
Floriana Valentino
Kristina Zguro
Rossella Tita
Annarita Giliberti
Maria Antonietta Mencarelli
Caterina Lo Rizzo
Anna Maria Pinto
Francesca Ariani
Laura Di Sarno
Francesca Montagnani
Mario Tumbarello
Ilaria Rancan
Massimiliano Fabbiani
Barbara Rossetti
Laura Bergantini
Miriana D’Alessandro
Paolo Cameli
David Bennett
Federico Anedda
Simona Marcantonio
Sabino Scolletta
Federico Franchi
Maria Antonietta Mazzei
Susanna Guerrini
Edoardo Conticini
Luca Cantarini
Bruno Frediani
Danilo Tacconi
Chiara Spertilli Raffaelli
Marco Feri
Alice Donati
Raffaele Scala
Luca Guidelli
Genni Spargi
Marta Corridi
Cesira Nencioni
Leonardo Croci
Gian Piero Caldarelli
Davide Romani
Paolo Piacentini
Maria Bandini
Elena Desanctis
Silvia Cappelli
Anna Canaccini
Agnese Verzuri
Valentina Anemoli
Manola Pisani
Agostino Ognibene
Alessandro Pancrazzi
Maria Lorubbio
Massimo Vaghi
Antonella D’Arminio Monforte
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Raffaele Bruno
Marco Vecchia
Massimo Girardis
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Stefano Busani
Andrea Cossarizza
Andrea Antinori
Alessandra Vergori
Arianna Emiliozzi
Stefano Rusconi
Matteo Siano
Arianna Gabrieli
Agostino Riva
Daniela Francisci
Elisabetta Schiaroli
Francesco Paciosi
Andrea Tommasi
Umberto Zuccon
Lucia Vietri
Pier Giorgio Scotton
Francesca Andretta
Sandro Panese
Stefano Baratti
Renzo Scaggiante
Francesca Gatti
Saverio Giuseppe Parisi
Francesco Castelli
Eugenia Quiros-Roldan
Melania Degli Antoni
Isabella Zanella
Matteo Della Monica
Carmelo Piscopo
Mario Capasso
Roberta Russo
Immacolata Andolfo
Achille Iolascon
Giuseppe Fiorentino
Massimo Carella
Marco Castori
Filippo Aucella
Pamela Raggi
Rita Perna
Matteo Bassetti
Antonio Di Biagio
Maurizio Sanguinetti
Luca Masucci
Alessandra Guarnaccia
Serafina Valente
Oreste De Vivo
Elena Bargagli
Marco Mandalà
Alessia Giorli
Lorenzo Salerni
Patrizia Zucchi
Pierpaolo Parravicini
Elisabetta Menatti
Tullio Trotta
Ferdinando Giannattasio
Gabriella Coiro
Fabio Lena
Gianluca Lacerenza
Domenico A. Coviello
Cristina Mussini
Enrico Martinelli
Luisa Tavecchia
Mary Ann Belli
Lia Crotti
Gianfranco Parati
Maurizio Sanarico
Filippo Biscarini
Alessandra Stella
Marco Rizzi
Franco Maggiolo
Diego Ripamonti
Claudia Suardi
Tiziana Bachetti
Maria Teresa La Rovere
Simona Sarzi-Braga
Maurizio Bussotti
Katia Capitani
Simona Dei
Sabrina Ravaglia
Rosangela Artuso
Elena Andreucci
Giulia Gori
Angelica Pagliazzi
Erika Fiorentini
Antonio Perrella
Francesco Bianchi
Paola Bergomi
Emanuele Catena
Riccardo Colombo
Sauro Luchi
Giovanna Morelli
Paola Petrocelli
Sarah Iacopini
Sara Modica
Silvia Baroni
Francesco Vladimiro Segala
Francesco Menichetti
Marco Falcone
Giusy Tiseo
Chiara Barbieri
Tommaso Matucci
Davide Grassi
Claudio Ferri
Franco Marinangeli
Francesco Brancati
Antonella Vincenti
Valentina Borgo
Stefania Lombardi
Mirco Lenzi
Massimo Antonio Di Pietro
Francesca Vichi
Benedetta Romanin
Letizia Attala
Cecilia Costa
Andrea Gabbuti
Roberto Menè
Marta Colaneri
Patrizia Casprini
Giuseppe Merla
Gabriella Maria Squeo
Marcello Maffezzoni
Stefania Mantovani
Mario U. Mondelli &
Serena Ludovisi
Publication Year :
2022

Abstract

We employed a multifaceted computational strategy to identify the genetic factors contributing to increased risk of severe COVID-19 infection from a Whole Exome Sequencing (WES) dataset of a cohort of 2000 Italian patients. We coupled a stratified k-fold screening, to rank variants more associated with severity, with the training of multiple supervised classifiers, to predict severity based on screened features. Feature importance analysis from tree-based models allowed us to identify 16 variants with the highest support which, together with age and gender covariates, were found to be most predictive of COVID-19 severity. When tested on a follow-up cohort, our ensemble of models predicted severity with high accuracy (ACC = 81.88%; AUCROC = 96%; MCC = 61.55%). Our model recapitulated a vast literature of emerging molecular mechanisms and genetic factors linked to COVID-19 response and extends previous landmark Genome-Wide Association Studies (GWAS). It revealed a network of interplaying genetic signatures converging on established immune system and inflammatory processes linked to viral infection response. It also identified additional processes cross-talking with immune pathways, such as GPCR signaling, which might offer additional opportunities for therapeutic intervention and patient stratification. Publicly available PheWAS datasets revealed that several variants were significantly associated with phenotypic traits such as “Respiratory or thoracic disease”, supporting their link with COVID-19 severity outcome.

Details

Database :
OAIster
Notes :
ELETTRONICO, English
Publication Type :
Electronic Resource
Accession number :
edsoai.on1358885755
Document Type :
Electronic Resource