Опубликовано : Окт 02, 2020

« Штрих-код » генетического отслеживания быстро раскрывает путь и эволюцию COVID-19

SARS-CoV-2, COVID-19
Раскрашенная электронная сканирующая микрофотография умирающей клетки (синий), сильно инфицированной SARS-CoV-2 (желтый), вирусом, вызывающим COVID-19. Предоставлено: Комплексный исследовательский центр НИАИД, Форт-Детрик, штат Мэриленд.

Исследователи из Университета Дрекселя сообщили о методе быстрой идентификации и маркировки мутировавших версий вируса, вызывающего COVID-19. Их анализ с использованием информации из глобальной базы данных генетической информации, полученной в результате тестирования на коронавирус, позволяет предположить, что в Америке существует по крайней мере от 8 до 14 немного разных версий вируса, заражающих людей, некоторые из которых либо идентичны, либо эволюционировали впоследствии. from, штаммы непосредственно из Азии, в то время как другие такие же, как и в Европе.

Инструмент генетического анализа, впервые разработанный как способ анализа генетических образцов для получения моментального снимка состава бактерий, выявляет закономерности из объемов генетической информации и может определить, изменился ли вирус генетически. Затем они могут использовать этот шаблон для классификации вирусов с небольшими генетическими различиями с помощью тегов, называемых информативными маркерами подтипа (ISM).

Применение того же метода для обработки вирусных генетических данных позволяет быстро обнаружить и классифицировать незначительные генетические вариации SARS-CoV-2, нового коронавируса, вызывающего COVID-19, сообщила группа в статье, недавно опубликованной в журнале: PLoS Computational Biology. Инструмент генетического анализа, разработанный выпускником Drexel Чжэнцяо Чжао, который генерирует эти метки, общедоступен для исследователей COVID-19 на GitHub.

«Типы вирусов SARS-CoV-2, которые мы видим в тестах, проведенных в Азии и Европе, отличаются от типов, которые мы наблюдаем в Америке», — сказала Гейл Розен, доктор философии, профессор Колледжа Дрекселя. Инженер, руководивший разработкой инструмента. «Выявление вариаций позволяет нам увидеть, как вирус менялся по мере его перехода от популяции к населению. Это также может показать нам области, в которых социальное дистанцирование было успешным в изоляции COVID-19».

Инструмент ISM особенно полезен, поскольку он не требует анализа полной генетической последовательности вируса для выявления его мутаций. В случае SARS-CoV-2 это означает сокращение генетического кода вируса длиной 30 000 оснований до метки подтипа длиной 20 оснований.

Инструмент ISM также определил определенные позиции в генетической последовательности вируса, которые вместе изменялись по мере распространения вируса. Исследователи обнаружили, что с начала апреля до конца лета три позиции в последовательности SARS-CoV-2 мутировали одновременно. Эти позиции находятся в разных частях генетической последовательности. Считается, что одна часть связана с передачей сигналов и репликацией клеток. Другая часть связана с образованием белкового шипа — той части вируса, которая позволяет ему проникать в здоровые клетки — изменяется вместе с третьей частью кода, которая не переводится в белок.

Генетическое отслеживание
Исследователи из Университета Дрекселя используют новый метод выявления закономерностей в генетической последовательности коронавируса SARS-CoV-2, который может помочь ученым проследить путь его передачи и то, как он мутировал. Предоставлено: Университет Дрексел.

Хотя необходимы дополнительные исследования того, как эти одновременные мутации влияют на передачу и серьезность вируса, сайты, которые изменяются вместе, можно использовать для объединения метки подтипа в 11 оснований, что, по мнению исследователей, может сделать последующий анализ более эффективным. .

«Это эквивалент сканирования штрих-кода вместо ввода полного номера кода продукта», — сказал Розен. «И прямо сейчас мы все пытаемся пройти через продуктовый магазин немного быстрее. Для ученых это означает возможность гораздо быстрее перейти к высокоуровневому анализу. Например, это может быть более быстрый процесс изучения того, какие версии вирусов могут влиять на результаты в отношении здоровья. Или же официальные лица общественного здравоохранения могут отслеживать, являются ли новые случаи результатом местной передачи или возникли из других регионов США или некоторых частей мира «

Хотя этих генетических различий может быть недостаточно для определения нового штамма вируса, группа Розена предлагает разобраться в этих генетически значимых «подтипах», где они встречаются и насколько они распространены в этих областях, — это достаточно подробные данные, чтобы полезно.

«Это позволяет нам увидеть очень специфические отпечатки COVID-19 в каждом регионе мира и внимательно изучить более мелкие регионы, чтобы увидеть, чем они отличаются», — сказал Розен. «Наш предварительный анализ с использованием общедоступных данных со всего мира показывает, что сочетание подтипов вируса, обнаруженных в Нью-Йорке, наиболее похоже на те, что обнаружены в Австрии, Франции и Центральной Европе, но не в Италии. И подтип из Азии , который был обнаружен здесь на ранней стадии пандемии, не получил большого распространения, вместо этого мы наблюдаем новый подтип, который существует только в Америке и является наиболее распространенным в штате Вашингтон и на западном побережье «.

Этот метод не только помогает ученым понять, как изменяется и распространяется вирус, но и позволяет выявить ту часть его генетического кода, которая, по-видимому, остается устойчивой к мутациям — открытие, которое можно использовать при лечении вируса.

«Мы видим, что спайковый белок и часть вируса, ответственная за упаковку его генетического материала, развили несколько основных мутаций, но в остальном они изменяются более медленными темпами», — сказал Бахрад Сохансандж, доктор философии. , приглашенный ученый в Дрекселе. «Важно отметить, что оба являются ключевыми целями для понимания иммунного ответа организма, определения противовирусных препаратов и разработки вакцин.

Лаборатория экологической и эволюционной обработки сигналов и информатики Розена будет продолжать анализировать данные о COVID-19 по мере их сбора и оказывать поддержку исследователям общественного здравоохранения, использующим процесс ISM ./p>

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *