Surveilling ویروس: مقادیر بی سابقه ای از اطلاعات ژنتیکی و هوشمند نرم افزار ردیابی چگونه COVID-19 دگردیسی در سراسر جهان

با دسترسی به ده ها هزار نفر از ویروس نمونه COVID-19 محققان در حال ساخت خانواده شود که نشان می دهد این ویروس سریع گسترش بی سابقه ای از نظر بیماری است.

جهان شده است با وسواس نظارت از یک نوع خاص برای شش ماه: تماشای مردم را به ببینید که چه کسی بیمار است.

وجود دارد نوع دیگری از نظارت است که فقط به عنوان مهم است اما کمتر به خوبی درک و آن تلاش برای پیگیری چگونه SARS-CoV-2 ویروس خود را metamorphosing آن را به عنوان گسترش در سراسر جهان.

COVID-19 مانند دیگر coronaviruses به سرعت در حال تکامل می یابد. به منظور خاص اسیدهای نوکلئیک کد شده در RNA ژنتیکی دستورالعمل ها است که ایجاد این پروتئین ها را تشکیل می دهند که این ویروس تغییر در طول زمان. (انسان دارای دو رشته DNA ویروس ها به صورت تکاملی دلایل باید تک رشته مواد ژنتیکی RNA).

که تغییر سریع در RNA است یک مشکل برای تلاش های برای مقابله با ویروس است که بستگی به دانستن آنچه که این ویروس به نظر می رسد مانند در سطح مولکولی. بسیاری از واکسن ها در توسعه, به عنوان مثال تنها کار خواهد کرد اگر آنها در حال تنظیم به توالی مناسب از اسیدهای آمینه هستند که در این ویروس در شکل فعلی آن است.

اگر ویروس است که گردش در میان مردم به طور ناگهانی واژک های مختلف دنباله آن می تواند ارائه یک واکسن بی فایده است. همان درست است برای سرولوژی است که اندازه گیری حضور آنتی بادی در افراد است که تا به حال این بیماری است. آنها با آزمایش خون با کمی از این ویروس اطلاعات ژنتیکی شناخته شده به عنوان آنتی ژن.

بنابراین دانشمندان در تلاش هستند تا به توسعه مداوم درخت خانواده که سوابق چگونه این ویروس تغییر شکل.

دانشمندان اریک Dumonteil و کلودیا هررا از دانشکده بهداشت و پزشکی گرمسیری در دانشگاه Tulane در این ماه توضیح داده شده تلاش خود را برای ساخت یک نوع درخت خانواده از COVID-19 با استفاده از 18,247 نمونه از RNA ویروسی آنچه که آنها از آن به عنوان "جهانی تحلیل ویروسی تنوع در سراسر جهان است."

مقاله خود "پلیمورفيسم و انتخاب فشار SARS-CoV-2 واکسن و تشخیصی آنتی ژن: مفاهیم ایمنی بدن فرار و سرولوژيک تشخیصی عملکرد" was posted June 18th, در bioRxiv pre-print server. کار شده است بررسی و در عین حال با همکار محققان و بنابراین یافته های آن گرفته شود باید با احتیاط مصرف شود.

نمونه COVID-19 RNA را می توان به عنوان فایل های از GISAID یک پایگاه داده به میزبانی آلمان است که بر کشیده شده توسط دانشمندان در سراسر جهان است. مراکز ایالات متحده برای کنترل بیماری شده است ویژگی های شریک زندگی, حمایت از پایگاه داده از زمان ایجاد آن در سال 2006.

برای دیدن چگونه آن هزاران نفر از نمونه های مربوط به یک دیگر Dumonteil و Herrera تبدیل به یک بسته نرم افزاری به نام FastTree توسعه یافته توسط مورگان N. قیمت و همکاران در لارنس برکلی و آزمایشگاه ملی در سال 2009.

FastTree طراحی شده است برای پی بردن به phylogenies که بدان معنی است که برای محاسبه چگونه یک نمونه از DNA یا RNA است که دیگر به حدی است که می تواند تکامل یافته اند از آن توسط برخی از تغییر از یک یا بیشتر اسیدهای نوکلئیک. برای انجام این کار با هزاران نمونه از مواد ژنتیکی زیادی مشکل ترکیبی است که می تواند به سرعت از دست از نظر قدرت محاسباتی مورد نیاز است. فقط ذخیره سازی در حافظه کامپیوتر نیاز به نگه داشتن ارزش همه این نمونه ها به سرعت افزایش می یابد به ده ها گیگابایت.

بنابراین FastTree طول می کشد برخی از کلید های میانبر مانند با هم گروه بندی نمونه های RNA به عنوان پروفایل های که به طور خلاصه چگونه هر دو از یکدیگر متفاوت است. این یک نوع فشرده سازی داده ها اگر شما خواهد شد که باعث می شود آن را آسان تر برای جستجو و مقایسه مجموعه زیادی از RNA.

هنگامی که phylogenies یا خانواده درختان ساخته شده با FastTree دوم برنامه HyPhy است مورد استفاده برای آزمون فرضیه های مختلف در مورد چگونه یک نمونه از RNA ممکن است تکامل یافته از دیگری است. این نرم افزار برای اولین بار معرفی شد در سال 2000 توسط آماردان Spencer, الهه شعر و موسیقی از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و زیست شناس سرگئی Kosakofsky برکه از دانشگاه.

این نتیجه رسیدند که Dumonteil و Herrera می رسند این است که COVID-19 "یک سرعت در حال تحول ویروس آن را به عنوان به سرعت در حال جمع آوری جهش." و این نه فقط تغییرات در یک منطقه خاص از RNA آن را گسترده است.

تغییر در اسیدهای نوکلئیک هستند "پراکنده از طریق ژنوم ویروسی به جای خوشه در ژن خاص" نویسندگان نوشتن. چندین جدید "clades" شده اند در حال ظهور که در آن یک کلاد یک خوشه از نمونه هایی است که مشترک پدر و مادر که از آنها با فنر. آن را مانند یک مستعمره جدید از مهاجران راه اندازی در یک زمین جدید است.

دانشمندان در حال دیدن تکاملی فشار در محل کار به عنوان ویروس به دنبال فرار از سیستم ایمنی بدن. مانند هر ارگانیسم انتخاب طبیعی به این معنی است که به عنوان جهش اتفاق می افتد در این ویروس برخی را به تسلط زیرا آنها کمک به آن را بهتر است برای زنده ماندن در هر تعداد از راه, آیا آن را با اتصال به سلول انسان بهتر است یا تکرار بهتر است.

حتی با استانداردهای به سرعت در حال تحول coronaviruses تعداد جهش به نظر می رسید قابل توجهی Dumonteil نشان داد به ZDNet.

"به اندازه همه گیر نیز مجاز برای تعداد قابل توجهی از ویروس نسل در یک زمان نسبتا کوتاه پس از این تغییرات نیز ممکن است منعکس کننده ویروس مداوم انطباق به یک میزبان جدید (انسان)," Dumonteil گفته ZDNet توسط ایمیل.

"انتخاب فشار ما شناسایی شده است که بخشی از این روند و آن را منعکس چگونه سیستم ایمنی بدن ما است که تلاش برای کنترل ویروس" او گفت:.

چه کمتر روشن در این نقطه است که آیا تعداد جهش سریع به معنی انسان در حال ارائه یک چالش بزرگ و یا اگر بر خلاف این ویروس در حال انجام است بنابراین خوب است که این فرصت بیشتر به دگردیس. آن را سخت به نتیجه گیری قطعی به دلیل مقیاس داده ها معرفی آماری عدم قطعیت است. به سرعت جهش می تواند به سادگی به عنوان یک نتیجه از فراوانی ویروسی در نمونه های جمع آوری شده.

"درصد از تنوع در این آنتی ژن ها از SARS-COV-2 به نظر می رسد بالا در مقایسه با سایر ویروس RNA اما این ممکن است با توجه به سطح بی سابقه ای از توالی داده های در دسترس" Dumonteil گفته ZDNet.

Dumonteil گفت: آن مشخص نشده است از دودمان خود چگونه انسان موفق شده اند در مبارزه با ویروس. به رسم هر نتیجه خواهد بود فراتر رفتن از آنچه آمار نشان می دهد.

برای حال بخش های کلیدی از این ویروس است که یک تست سرولوژی یا واکسن خواهد هدف به خوبی حفظ معنی آنها تغییر نمی کند به همان اندازه به عنوان آنها ممکن است. به عنوان مثال آنچه به نام S پروتئین که بخشی از آن متصل به پروتئین در سطح سلول انسان برای به دست آوردن ورود به سلول و تکثیر این ویروس است "به شدت محافظت می کنند." واکسن و یا به دنبال آزمون برای متمایز شکل S پروتئین باید کار کند.

اما مداوم نظارت لازم خواهد بود چرا که Dumonteil و هرا در حال حاضر می توانید ببینید تغییرات در S پروتئین است که در حال ساخت آن انشعاب از آنچه که دیده بود با اولین نمونه این ویروس از چین است. "بسیاری از این گونه به نظر می رسد در گذشته هفته/ماه و ممکن است به آرامی جایگزین کردن ویروس ارائه توالی های مشابه که از اولیه جدا شده از ووهان, چین,' نوشتن آنها در گزارش.

این ماده از نگه داشتن در بالای همه چیز Dumonteil گفته ZDNet. "ما قطعا علاقه مند به دنبال کردن این تغییرات در طول زمان به عنوان جدید توالی در دسترس به عنوان این اجازه خواهد داد که برای تنظیم هر دو تست های تشخیصی و واکسن نامزد."

چنین تجزیه و تحلیل رفتن در سراسر جهان, و آن را تا نوبت های مختلف یافته های در دست پژوهشگران مختلف. مثلا الیور Pybus و همکاران در آکسفورد در این ماه توضیح داد که چگونه این ویروس تغییر شکل در نمونه مشاهده شده در بریتانیا به تنهایی. آنها با استفاده از phylogenies برای پیگیری که در آن ویروس آمد از لحاظ جغرافیایی مانند یک نوع ژنتیکی گذرنامه.

با احداث درختان فیلوژنتیک آنها می تواند استنباط چقدر از COVID-19 در انگلستان آمد از مسافران خارجی که وارد این کشور در ماه مارس قبل از سفر جهانی ممنوعیت رفت و به اثر. یک سوم آوریل وارد شده از کشور اسپانیا, آنها برآورد یک سوم دیگر از فرانسه و تعادل از ایتالیا و کشورهای دیگر.

دوباره بسیاری از احتیاط باید اعمال شود زیرا چنین دانش ساخته شده است از ابزار آماری است و تنها تقریبی از آنچه ممکن است بیرون. با این وجود Dumonteil استفاده از کلمه "بی سابقه" برای مشخص کردن مقیاس از این پروژه ها است که ارزش طولانی است. انواع ویروسی نظارت در جریان ممکن است عملکرد علمی تصویر از عفونت در سراسر جهان است که بر خلاف هر تصویر مردم تا کنون ساخته شده است قبل از.