Наука

Руски научници создадоа нов колектор за декодирање на геномите на КОВИД-19 вирусот

Научниците од Државниот универзитет во Санкт Петербург (СПбГУ) – ја продолжуваат научната битка со коронавирусот, развиваат нови алатки кои ќе помогнат да се разоружаат не само Ковид-19, туку и неговите колеги вируси. На пример, биоинформатиката во Центарот за алгоритмичка биотехнологија на Државниот универзитет во Санкт Петербург, заедно со колегите од Универзитетот во Калифорнија во Сан Диего, го претставија асемблерот metaviralSPAdes, нов колектор кој што овозможува да се пронајде и собере геномот на вирусот меѓу многу други секвенци. Развојот ќе помогне побрзо и поудобно да се дешифрираат геномите на патогени, што значи дека ќе се овозможи брзо започнување со развој на тест системи и вакцини против опасни инфекции слични на КОВИД-19. Научната статија е објавена во научниот магазин Bioinformatics.

    Кога човештвото се соочува со нов вирус, биолозите пред сè треба да го дешифрираат неговиот геном – ова е неопходен услов за понатамошно дијагностицирање на болеста и развој на вакцина. Меѓутоа, ако е потребно секвенционирање за време на појава на нов патоген, се јавува проблем. На пример, плунката на пациент со КОВИД-19, што се користеше за првото декодирање на коронавирусот САРС-КоВ-2, ги содржеше геномите на многу други, во повеќето случаи, безопасни вируси. Да не ги спомнуваме стотиците бактерии што живеат во човечката уста и го отежнуваат пребарувањето на вирусни секвенци.

Овој пример покажува колку е важно да се биде во можност да се реши многу покомплексен математички проблем отколку да се дешифрира еден геном – да се соберат метагеноми, збирки на стотици различни геноми на микроорганизми кои живеат во истата околина. Тешкотијата лежи во фактот дека како резултат на таквата работа, можете да добиете илјадници секвенци, меѓу кои ќе има фрагменти од генетскиот код и на вирусите и на бактериите, и какви податоци се однесуваат на посакуваниот патоген, многу е тешко да се разберат.

Покрај тоа, научниците неизбежно ќе имаат друга задача – секвенционирање на метавиром – суштината на која е да се идентификуваат точно вирусните секвенци скриени меѓу многу подолги бактериски фрагменти. Тогаш, биоинформатиката и биоинформатичарите буквално парче по парче ќе го соберат целосниот геном на вирусот, кој стана виновник за појава на светска пандемија.

До неодамна, истражувачите немаа специјална алатка што ќе овозможи собирање на вирусни метагеноми. Како и да е, група руски и американски научници од државниот универзитет во Санкт Петербург и Универзитетот во Калифорнија во Сан Диего го развија метавиралниот асемблер metaviralSPAdes, кој ја претвора анализата на резултатите од секвенционирањето на метавиромите во едноставна задача.

Биолозите сè уште не можат да го прочитаат целиот геном на ист начин како што читаме книга: од почеток до крај. Наместо тоа, тие читаат мали фрагменти, така што склопувањето на геномот не се разликува многу од склопот на загатка од милион фрагменти. Честопати оваа задача се смета за една од најсложените алгоритмички проблеми во биоинформатиката. Како и да е, може да се реши: на пример, најчесто користениот геномски колектор SPAdes (Санкт Петербург Асемблер), исто така создаден од руско-американски тим на научници, денес се користи во скоро 9000 научни истражувања и студии. Со негова помош, научниците ги анализирале патогените микроорганизми кои предизвикале појава на респираторниот синдром на Блискиот исток (MERS) во Саудиска Арабија, Ебола во Конго, гонореја во Англија, менингитис во Гана, денга треска во Суматра и десетици други епидемии што се случиле во последните осум години од создавањето на SPAdes.

Не треба да се заборави дека склопувањето на метагеномот од 1000 геноми е многу покомплицирано од собирањето на единечна секвенца на геноми. Во овој случај, треба да се справите со 1000 загатки наместо една: треба да соберете „слика“, чии фрагменти се мешаат со милијарди парчиња од други загатки. За да се реши овој проблем, пред три години, руско-американски тим на научници кои го создадоа SPAdes го развија асемблерот metaSPAdes, кој, пак, стана водечки метагономски асемблер во светски рамки.

Користејќи го, извлекувањето на вирусни секвенци од огромна количина на податоци стана полесно, но новата колекција на metaviralSPAdes колектор на новата генерација е во можност не само да најде фрагменти од вирусни геноми, туку и да собере подготвена „слагалица“ од нив – геномот на патогенот.

Светската пандемија на КОВИД-19 беше повик за будење на биолозите и научните кои го изучуваат пренесувањето на вируси од животно на човек, и потсети колку е важно да изучуваат и истражуваат различни домаќини на вируси, како што се лилјаците, кои имаат невиден имунолошки систем, кој им овозможува да коегзистираат со многу патогени вируси кои можат да убиваат луѓе. Ние треба да знаеме од што се болни лилјаците до, а не после пандемиските удари.

Се разбира, пописот на вирусни геноми на разни животни е комплексен математички проблем. Сепак, со metaviralSPAdes колекторот приближно, биолозите сега можат многу полесно да ги реконструираат вирусните геноми на лилјаците или какви било други потенцијални извори на идни пандемии.

На создавањето на новиот геномски колектор зедоа учество научниците Дмитриј Антипов и Михаил Раико кои што работат во Центарот за алгоритмичка биотехнологија при Институтот за превод  на биомедицина на Државниот универзитет во Санкт Петербург, како и Ала Лапидус, заменик директор на Центарот, како и професорот на Универзитетот во Калифорнија, Сан Диего и светски познат специјалист во областа на биоинформатиката Павел Певзнер.

Да подсетиме дека порано научниците од Алгоритамскиот биотехнолошки центар на државниот универзитет во Санкт Петербург им помогнаа на колегите од Институтот за грип „Смородинцев“ за прв пат да го дешифрираат геномот на „руската“ варијанта на вирусот САРС-КоВ-2, што доведе до пандемија КОВИД-19. РНК на овој вирус беше изолирана од брисот на заболен во Санкт Петербург на 15 март 2020 година. Покрај тоа, неодамна меѓународна група научници предводена од Павел Певзнер создаде нов компјутерски метод за пребарување на CycloNovo, класа на супстанции што вклучува многу добро познати антибиотици. Користејќи го пристапот наречен CycloNovo, научниците пронајдоа 79 нови потенцијални кандидати за улогата на убијци на бактерии.

Loading...

Related posts

Leave a Comment