Коронавирус: выслеживание врага по его генам

Исследователи из Монреаля в области биоинформатики используют искусственный интеллект для отслеживания генетического профиля коронавируса, вызвавшего пандемию.

«С момента своего появления в Китае вирус эволюционировал, и нам необходимо понять его, чтобы разработать вакцину или методы лечения, адаптированные для каждого пациента», — говорит исследователь Джули Хуссен, доцент медицинского факультета Университета Монреаля.

Работая в Институте сердца Монреаля (MIH) с исследователем Жан-Клодом Тардифом, команда Хуссен пытается отследить вирус до его генов. «Представьте это как дерево: основание ствола — это первый вирус, перешедший от летучих мышей к человеку, затем последовали многочисленные мутации, вверх по стволу и во все ветви», — объясняет Хуссен.

Используя опыт в популяционной генетике, статистической генетике и глубоком обучении, команда будет анализировать вирусные последовательности на различных этапах их эволюции, нацеливаясь на индикаторы, связанные с географическими регионами, где пациенты дали положительный результат на COVID-19.

«В частности, нас интересуют взаимодействия вируса с хозяином штаммов, которые могут по-разному влиять на людей в зависимости от этнической принадлежности, пола, возраста, сопутствующих заболеваний, назначенных лекарств и личного генетического профиля», — пишут исследователи. Такие знания необходимы для понимания эволюции эпидемии и разработки терапевтических решений.

Компьютеры для биологии

Биоинформатика решает биологические проблемы с помощью компьютерных вычислений. Поскольку вирус — это живой организм, биоинформатики считают, что могут определить его генетическую структуру и различные мутации с помощью мощных компьютеров.

Для подготовки лаборатория Хуссен погрузилась в обширную научную литературу по COVID-19, которая уже включает десятки статей, в том числе около 400 публикаций о геноме коронавируса. «Многие китайские команды сосредоточились на этом коронавирусе и распространили свои результаты в рекордные сроки. Это очень полезно, но нам необходимо начать исследования в более широком масштабе, поскольку эти исследования часто ограничиваются одной или двумя мутациями».

Завораживающий вирус

Этот новый коронавирус особенно интересен для исследователей из-за эффективности его способа распространения. За несколько месяцев он распространился по многим странам и продолжает прогрессировать. Очень большое количество пар оснований, составляющих его ДНК, уже мутировало. В ответ на процесс естественного отбора наиболее приспособленные мутации выживают и, в свою очередь, распространяются, потенциально делая вирус еще более эффективным.

Именно этот процесс стал фокусом исследований Хуссен с генетиками Университета Монреаля.