Направи дарение на училище!

Напредъкът в генното секвениране позволи на учените да проследят и наблюдават пандемията COVID-19 по-бързо от всяка предишна. Въпреки това, пропуските в познанията ни относно функционирането на коронавирусите затрудняват установяването на факторите, правещи новия коронавирус по-специален.

Когато през януари в Китай беше идентифициран новият коронавирус (официално известен като SARS-CoV-2), учените по целия свят бяха готови да реагират на него. Целият генетичен състав, или геномът на вируса, беше публикуван онлайн в рамките на дни. За сравнение, по време на епидемията на коронавирус от SARS през 2003 г., това отне почти три месеца, след като болестта първоначално дори беше неправилно идентифицирана като хламидиоза.

Напредъкът в технологиите намали значително разходите за генетично секвениране, а машините вече са достатъчно малки, за да се поберат в човешка длан. Това улесни поредицата от многобройни проби по целия свят.

“От секвенциите можете да видите как се разпространява вирусът, скоростта, с която се разпространява, и да прецените броя на заразените хора. Тъй като получаваме все повече и повече секвенции, толкова по-точни стават числата “, казва професор Ане-Миеке Вандам от KU Leuven, Белгия.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Следващото поколение секвенирания може да генерира огромни количества данни и намирането на начини за правилния им анализ все повече се превръща в предизвикателство.

През 2015 г. проф. Вандам ръководи проект, наречен VIROGENESIS. Целта му е разработване на нови инструменти за подпомагане на анализа и интерпретирането на данните, получени от секвенирането, особено за лаборатории, които дотогава не са били натоварвани със сложни генетични анализи. 

“Когато правехме проекта, само главните изследователски лаборатории разполагаха с ново поколение секвенирания. Сега всички разполагат с такова “, казва тя.

Един от разработените инструменти, наречен Genome Detective, може да вземе суровите данни от машината за секвениране, да филтрира резултатите от не-вируси, да събере генома и да го използва за идентифициране на вируса. Тя не разчита на някакви предходни предположения или хипотези, така че може дори да идентифицира вируси, които не са били виждани преди. Това беше използвано за потвърждаване на първия случай на COVID-19 в Белгия, идентифицирайки го като коронавирус, свързан със SARS.

Онлайн споделяне

Ефективността на генното секвениране идва от сравняването на резултатите от различни случаи. Проф. Вандам казва, че е „фантастично“ да се наблюдава нивото на сегашното сътрудничество в международен план: „Има много повече онлайн споделяне на данни и секвенирания в сравнение с миналото, защото имаме много по-големи възможности за споделяне онлайн.“

Един от тези инструменти е NextStrain, онлайн ресурс, който използва данни за генома, за да наблюдава еволюцията на болестотворни организми, каквито са вирусите, в реално време. Той е проследил няколко епидемии, включително Зика, Ебола и Денга и дори е бил използван за информиране на Световната здравна организация относно нейната политика спрямо сезонния грип.
Научните документи обикновено отнемат месеци, за да бъдат публикувани, а това си е цяла вечност в настоящата надпревара за справяне с пандемията. Необходимостта от бързо споделяне на информация насърчи по-честото публикуване на предварителните чернови на тези документи, които все още не са преминали през обстойна проверка.

“Курсът към отворена наука, отворени данни и споделяне на предварителни проучвания наистина промени начина, по който провеждаме научните беседи при тази епидемия в сравнение с предишните“, казва проф. Ричард Нехер от университета в Базел, Швейцария, който ръководи проекта NextStrain.

NextStrain вече разполага с над 700 генома на новия коронавирус, които може да използва за проследяване на епидемията чрез откриване на нови мутации на вируса. Мутациите не засягат непременно начина на поведение на вируса, но те могат да действат като генетичен подпис за свързване на случаи, които са сходни. Подобно на проследяването на вашето потекло чрез ДНК тест, вирус, секвениран в Мадрид, например, може да има мутации, които предполагат, че той произхожда от епидемия в Италия.

“В настоящата пандемия, така стесняваме границите на предположенията ни за това колко често вирусът е бил внесен на конкретно място“, каза проф. Нехер.
NextStrain публикува седмичен доклад за ситуацията, в който анализира тези тенденции. Екипът успя да прецени, че епидемията в Иран може да е била донесена от един единствен човек, докато поне четири различни внасяния са били отговорни за епидемията във Великобритания към 13 март.

“Секвенирането на случаите ще стане още по-важно, понеже след като започнем да пречупваме пандемията, което, надяваме се, ще постигнем, ще ни покаже колко предавателни вериги все още циркулират и дали вирусът се пренася от един регион до друг” – каза проф. Нехер.

Той вярва, че докато вирусът продължава да се разпространява, той ще натрупа по-голямо генетично разнообразие и ще ни даде повече информация за това как се предава.

Генетично проучване

Въпреки че генетичният план на новия коронавирус е лесно достъпен, той все още не ни казва много за това по какво се различава от другите коронавируси. Голяма част от това, което знаем, идва от наблюдението как се е разпространил до момента сред населението. Вече е ясно колко е различен от предишните огнища на коронавирус, като SARS и MERS.
“Те със сигурност са били много по-малко лесни за предаване и освен това са имали много различно поведение, тъй като само няколко души тогава са били безсимптомни. Едно от многото предизвикателства, с които се сблъскваме тук, е, че хората, които имат само много леки симптоми, са изиграли съществена роля при предаването на този вирус“, казва проф. Нехер. “Това е много по-трудно да се контролира, защото трябва да убедите някой, който е по принцип здрав, да се дистанцира от другите.“

И все пак не е ясно на какво се дължи това. Чертите на вируса, като неговата инфекциозност и сложност, се ръководят от неговите протеини, които са отговорни за нахлуването му в нашите клетки и репликацията на вирусния геном.

“Секвенирането на геном в наши дни става доста бързо, но при протеините е различно“, казва д-р Шарлоте Уетрехт от Института за експериментална вирусология в Лайбниц, Германия. Тя изучава коронавирусните протеини чрез проект, наречен SPOCkS MS. “Моята лаборатория произвежда протеините на новия коронавирус в момента. Така че искаме да видим дали се държат по същия начин като другите коронавируси. Обикновено трябва да произвеждаме протеините и да ги пречистваме до известна степен, за да можем да ги наблюдаваме. Така че това е много по-трудоемко от секвенирането.“

Дори и малки промени във вирусните протеини могат значително да повлияят на взаимодействието помежду им. Д-р Уетрехт изследва тези краткотрайни връзки, които са от решаващо значение за репликирането на вируса. “Знаем малко за този процес и всъщност нямаме представа кой от протеините трябва да се свърже, за да се получи нов геном“, казва тя.
Въпреки че разгадаването на тези процеси би могло да осигури нови насоки за разработка на антивирусни лекарства, д-р Уетрехт казва, че в исторически план е имало слаб интерес към изучаването на коронавирусите, тъй като досега те са имали относително ограничено въздействие.

“Броят на случаите е нисък за SARS и MERS и интересът спадна след епидемиите”, казва тя. „Коронавирусите, причиняващи обикновена настинка, не бяха считани за опасни. Досега нямаше много изследвания на коронавирусите допреди SARS. Познавам няколко души, които се занимават с коронавируси от 90-те. Те обаче не бяха достатъчно оценени и трудно се финансираха, защото тогава този вирус се смяташе за скучен и, че не е от значение. Сега обаче рязко стана много интересен.“

Източник: Horizon magazine
Превод: Радослав Тодоров

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!