Как учёные отслеживают генетическую эволюцию COVID-19
Понятие "эволюционного дерева", впервые описанное Дарвином, применимо и к вирусам. Изучение эволюции SARS-CoV-2 помогает понять, как функционируют гены вируса, проследить его распространение по миру и определить, какая вакцина может быть наиболее эффективной.
Как происходит эволюция последовательностей?
Вирусы эволюционируют путём мутаций — изменений в их генетическом коде с течением времени. Геномная последовательность SARS-CoV-2 меняется: мутации возникают случайно, и любые изменения в конкретном вирусе наследуются всеми копиями следующего поколения. Учёные используют модели генетической эволюции, чтобы определить наиболее вероятную эволюционную историю вируса.
Как это применяется к вирусам вроде COVID-19?
SARS-CoV-2 — это РНК-вирус. Учёные могут сначала провести обратную транскрипцию РНК вируса в комплементарную ДНК (кДНК), которую затем можно секвенировать.
Имея коллекцию геномных последовательностей вируса, можно использовать модели эволюции последовательностей, чтобы ответить на вопросы: "Как быстро происходят мутации?" или "Где в геноме происходят мутации?". Знание того, какие гены мутируют часто, может быть полезным при разработке лекарств.
Отслеживание изменений вируса в конкретном месте также помогает ответить на вопрос: "Сколько отдельных вспышек существует в сообществе?". Эта информация помогает органам здравоохранения сдерживать распространение вируса.
Для COVID-19 существует глобальная инициатива по обмену вирусными геномами между всеми учёными. Имея набор последовательностей с датами отбора проб, учёные могут выводить эволюционную историю образцов в реальном времени и использовать информацию для восстановления истории передач.
Одной из таких инициатив является Nextstrain — проект с открытым исходным кодом, который предоставляет пользователям отчёты в реальном времени о распространении сезонного гриппа, Эболы и многих других инфекционных заболеваний. В последнее время он возглавляет эволюционное отслеживание COVID-19, предоставляя анализ в реальном времени и отчёт о ситуации, понятный широкой публике.
Что мы узнали об эпидемии?
На основе текущих данных представляется, что SARS-CoV-2 мутирует гораздо медленнее, чем сезонный грипп. В частности, SARS-CoV-2, по-видимому, имеет скорость мутации менее 25 мутаций в год, тогда как сезонный грипп имеет скорость мутации почти 50 мутаций в год.
Учитывая, что геном SARS-CoV-2 почти вдвое больше генома сезонного гриппа, получается, что сезонный грипп мутирует примерно в четыре раза быстрее, чем SARS-CoV-2. Именно быстрота мутаций сезонного гриппа позволяет ему ускользать от наших вакцин. Таким образом, значительно более медленная скорость мутации SARS-CoV-2 даёт надежду на потенциальную разработку эффективных и долговечных вакцин против этого вируса.