Исследователи адаптировали анализ социальных сетей для моделирования эволюции вирусов
Новое исследование Университета Западного Онтарио предполагает, что некоторые вирусы эволюционируют скорее как динамичная социальная сеть, а не как жесткое дерево, как считалось ранее. Они рекомбинируют друг с другом, создавая сеть пересекающихся подтипов.
Ранее эпидемиологи классифицировали варианты вирусов по модели растущего дерева, где каждый вариант с одной или несколькими мутациями ответвляется от родительского.
Изучив полные геномы ВИЧ-1 со всего мира, особенно из регионов, где секвенирование проводилось реже, команда под руководством Арта Пуна из Школы медицины и стоматологии Шулиха продемонстрировала, что рекомбинация происходит гораздо чаще, чем считалось.
«Если люди заражаются двумя или более подтипами ВИЧ, части их геномов обмениваются, создавая мозаичные формы, которые мы называем "рекомбинантами"», — сказал ведущий автор Абайоми Олабоде. — «Наше исследование показывает, что эта рекомбинация — не просто любопытный факт, а явление, которое происходит гораздо чаще, чем мы изначально думали».
Обычно такие вирусы, как ВИЧ-1, классифицируют, сравнивая только часть генома вируса с референсным геномом. Однако команда Пуна разработала новый вычислительный метод для анализа всего генома и обнаружила гораздо большее разнообразие внутри подтипов. Это показывает, что в эволюции ВИЧ-1 происходит обширная рекомбинация, включая свидетельства того, что даже референсные геномы вируса могли быть рекомбинантами.
«Это открытие стало возможным потому, что сейчас доступно больше данных о полных геномах, и существуют глобальные инициативы по секвенированию популяций, которые ранее игнорировались», — отметил Пун.
Используя эти данные, команда вдохновилась анализом социальных сетей, чтобы взглянуть на информацию по-новому.
«Аналогия, которую мы проводим, заключается в том, что, подобно динамичному анализу социальных сетей, по мере продвижения по геному его части становятся более похожими на совершенно другую группу геномов из-за рекомбинации», — объяснил Пун.
Этот новый подход меняет представления о классификации вирусов и отслеживании их распространения в популяции.
«Сейчас, чтобы понять, как эпидемия распространяется в популяции, мы сравниваем последовательности, строим дерево и используем его для анализа. Мы обнаружили, что рекомбинация ломает эти методы. Теперь мы должны исходить из того, что нет одного дерева, а есть целый лес, в зависимости от того, на какую часть генома вируса вы смотрите», — заключил Пун.
Исследование «Revisiting the recombinant history of HIV-1 group M with dynamic network community detection» опубликовано в PNAS.