Генетический «штрихкод» быстро раскрывает путь и эволюцию COVID-19

Исследователи из Университета Дрекселя сообщили о методе быстрой идентификации и маркировки мутировавших версий вируса, вызывающего COVID-19. Их предварительный анализ, использующий данные из глобальной базы генетической информации, полученной в результате тестирования на коронавирус, предполагает, что в Америке циркулирует как минимум от шести до десяти немного разных версий вируса. Некоторые из них идентичны штаммам непосредственно из Азии или произошли от них, в то время как другие совпадают с теми, что обнаружены в Европе.

Инструмент генетического анализа, первоначально разработанный для анализа генетических образцов бактерий, выявляет закономерности в больших объемах генетической информации и может определить, изменился ли вирус генетически. Затем исследователи используют эти паттерны для категоризации вирусов с небольшими генетическими различиями с помощью меток, называемых Информативными маркерами подтипов (ISM).

Применение этого метода к обработке генетических данных вируса позволяет быстро обнаруживать и классифицировать небольшие генетические вариации в SARS-CoV-2, новом коронавирусе, вызывающем COVID-19. Об этом группа сообщила в статье, недавно размещенной на препринт-архиве bioRxiv. Инструмент генетического анализа, генерирующий эти метки, находится в открытом доступе для исследователей COVID-19 на GitHub.

«Типы вирусов SARS-CoV-2, которые мы видим в тестах из Азии и Европы, отличаются от типов, наблюдаемых в Америке», — сказала Гейл Розен, доктор философии, профессор Колледжа инженерии Дрекселя, руководившая разработкой инструмента. «Идентификация вариаций позволяет нам увидеть, как вирус изменился, перемещаясь между популяциями. Это также может показать области, где социальное дистанцирование успешно изолировало COVID-19».

Инструмент ISM, разработанный Розен и командой, включая аспиранта Чжэнцяо Чжао и независимого исследователя, доктора философии Бахрада А. Сокхансани, особенно полезен, поскольку для идентификации мутаций не требует анализа полной генетической последовательности вируса. В случае с SARS-CoV-2 это означает сокращение 30 000-основного генетического кода вируса до метки подтипа длиной в 17 оснований.

«Это эквивалентно сканированию штрихкода вместо ввода полного номера продукта», — пояснила Розен. «Ученые могут перейти к анализу более высокого уровня гораздо быстрее. Например, можно быстрее изучить, какие версии вируса могут влиять на исходы для здоровья. Или органы здравоохранения могут отслеживать, являются ли новые случаи результатом локальной передачи или завозятся из других регионов США или мира».

Хотя этих генетических различий может быть недостаточно для выделения нового штамма вируса, группа Розен считает, что понимание этих генетически значимых «подтипов», мест их обнаружения и распространенности — это достаточно детализированные данные, чтобы быть полезными.

«Это позволяет нам увидеть очень специфический отпечаток COVID-19 из каждого региона мира и внимательно изучить меньшие регионы, чтобы понять различия», — сказала Розен. «Наш предварительный анализ с использованием общедоступных данных со всего мира показывает, что комбинация подтипов вируса, обнаруженная в Нью-Йорке, наиболее похожа на таковую в Австрии, Франции и Центральной Европе, но не в Италии. А азиатский подтип, обнаруженный здесь в начале пандемии, не получил широкого распространения; вместо этого мы видим новый подтип, существующий только в Америке, как наиболее распространенный в штате Вашингтон и на западном побережье».

Помимо помощи ученым в понимании того, как вирус меняется и распространяется, этот метод также может выявить часть его генетического кода, которая, по-видимому, остается устойчивой к мутациям — открытие, которое можно использовать для разработки методов лечения.

«Мы видим, что две части вируса, которые, кажется, не мутируют, отвечают за его проникновение в здоровые клетки и упаковку его РНК», — сказала Розен. «Обе они являются важными мишенями для понимания иммунного ответа организма, выявления противовирусных терапевтических средств и разработки вакцин».