Genoma Gvatado: Kio Ĝi Estas Kaj Kial Ni Bezonas Pli De Ĝi Por Spuri Koronavirusajn Variaĵojn Kaj Helpi Ĉesigi La COVID-19-Pandemion
Genoma Gvatado: Kio Ĝi Estas Kaj Kial Ni Bezonas Pli De Ĝi Por Spuri Koronavirusajn Variaĵojn Kaj Helpi Ĉesigi La COVID-19-Pandemion
Anonim

"Vi ne povas ripari tion, kion vi ne mezuras" estas maksimo en la komerca mondo. Kaj ĝi validas ankaŭ en la mondo de publika sano.

Frue en la pandemio, Usono luktis por plenumi la postulon testi homojn pri SARS-CoV-2. Tiu fiasko signifis, ke oficialuloj ne sciis la veran nombron da homoj, kiuj havis COVID-19. Oni lasis ilin respondi al la pandemio sen scii kiom rapide ĝi disvastiĝas kaj kiaj intervenoj minimumigis riskojn.

Nun Usono alfrontas similan problemon kun malsama speco de testo: genetika sekvencado. Male al COVID-19-testo, kiu diagnozas infekton, genetika sekvencado malkodas la genaron de SARS-CoV-2-viruso en specimenoj de pacientoj. Koni la genarsekvencon helpas esploristojn kompreni du gravajn aferojn - kiel la viruso mutacias en variantojn kaj kiel ĝi vojaĝas de persono al persono.

Antaŭ la COVID-19-pandemio, ĉi tiu speco de genoma gvatado estis rezervita ĉefe por fari malgrandajn studojn de antibiotik-rezistemaj bakterioj, esplori eksplodojn kaj monitori gripajn trostreĉojn. Kiel genomaj epidemiologoj kaj fakuloj pri infektaj malsanoj, ni faras ĉi tiujn specojn de testoj ĉiutage en niaj laboratorioj, laborante por ekscii kiel la koronavirus evoluas kaj moviĝas tra la loĝantaro.

Precipe nun, ĉar novaj maltrankvilaj variaĵoj pri koronavirus daŭre aperas, genoma gvatado havas gravan rolon por helpi kontroli la pandemion.

Spuri la vojaĝojn kaj ŝanĝojn de viruso

Genomsekvencado implikas deĉifri la ordon de la nukleotidmolekuloj kiuj detale detale la genetikan kodon de aparta viruso. Por la koronavirus, tiu genaro enhavas ŝnuron de ĉirkaŭ 30 000 nukleotidoj. Ĉiufoje kiam la viruso reproduktiĝas, eraroj estas faritaj. Ĉi tiuj eraroj en la genetika kodo nomiĝas mutacioj.

Plej multaj mutacioj ne signife ŝanĝas la funkcion de la viruso. Aliaj povas esti gravaj, precipe kiam ili ĉifras esencajn elementojn, kiel la koronavirus-pika proteino, kiu funkcias kiel ŝlosilo por eniri homajn ĉelojn kaj kaŭzi infekton. Spikmutacioj povas influi kiom infekta la viruso estas, kiom severa la infekto povas iĝi, kaj kiom bone nunaj vakcinoj protektas kontraŭ ĝi.

Esploristoj precipe serĉas iujn ajn mutaciojn, kiuj distingas virusspecimenojn de aliaj aŭ kongruas kun konataj variaĵoj.

Sciencistoj povas uzi la genetikajn sekvencojn por spuri kiel la viruso estas transdonita en la komunumo kaj en sanservoj. Ekzemple, se du homoj havas virussekvencojn kun nul aŭ tre malmultaj diferencoj inter ili, ĝi sugestas ke la viruso estis transdonita de unu al la alia, aŭ de komuna fonto. Aliflanke, se estas multaj diferencoj inter la sekvencoj, ĉi tiuj du individuoj ne kaptis la viruson unu de la alia.

Ĉi tiu speco de informoj lasas funkciulojn pri publika sano adapti intervenojn kaj rekomendojn por la publiko. Genoma gvatado ankaŭ povas esti grava en sanservokontekstoj. Nia hospitalo, ekzemple, uzas genoman gvatadon por detekti eksplodojn, kiuj alie mankas per tradiciaj metodoj.

Gvatado povas doni averton

Sed kiel esploristoj scias ĉu variantoj aperas kaj ĉu homoj devas zorgi?

Prenu la varianton B.1.1.7, unue detektita en Britio, kiu havas fortan genoman gvatadon. Enketistoj pri publika sano malkovris, ke certa sekvenco kun multoblaj ŝanĝoj, inkluzive de la pikproteino, pligrandiĝis en Britio. Eĉ meze de nacia halto, ĉi tiu versio de la viruso rapide disvastiĝis, pli ol ĝiaj antaŭuloj.

Sciencistoj rigardis pli en la genaron de ĉi tiu varianto por determini kiel ĝi venkis la distancigajn rekomendojn kaj aliajn intervenojn pri publika sano. Ili trovis apartajn mutaciojn en la pikproteino - kun nomoj kiel ∆69-70 kaj N501Y - kiuj faciligis al la viruso infekti homajn ĉelojn. Antaŭa esplorado sugestas, ke ĉi tiuj mutacioj tradukiĝis al pli alta transdono, kio signifas, ke ili disvastiĝas multe pli facile de persono al persono ol antaŭaj trostreĉoj.

Programistoj de vakcinoj kaj aliaj sciencistoj tiam uzis ĉi tiun genetikan informon por testi ĉu la novaj variantoj ŝanĝas kiom bone funkcias la vakcinoj. Feliĉe, antaŭesplorado, kiu ankoraŭ ne estis reviziita, trovis, ke la varianto B.1.1.7 restas susceptible al nunaj vakcinoj. Pli maltrankviligaj estas aliaj variantoj kiel P.1. kaj B.1.351, unue malkovritaj en Brazilo kaj Sudafriko, respektive, kiuj povas eviti kelkajn antikorpojn produktitajn per la vakcinoj.

Starigante genoman gvatsistemon

Detekti variaĵojn de zorgo kaj evoluigi popolsanan respondon al ili postulas fortikan genoman gvatprogramon. Tio tradukiĝas al sciencistoj sekvencaj virusspecimenoj de ĉirkaŭ 5% de la totala nombro de COVID-19-pacientoj, elektitaj por esti reprezentaj de la populacioj plej riskataj de la malsano. Sen ĉi tiuj genomaj informoj, novaj variantoj povas disvastiĝi senbride kaj nerimarkitaj tra la lando kaj tutmonde.

Kiel do Usono agas en la areo de genoma gvatado? Ne tre bone, kaj bone malantaŭ aliaj evoluintaj landoj, venante en la 34-a loko en la nombro da SARS-CoV-2-genaroj sekvencitaj laŭ nombro da kazoj. Eĉ ene de Usono, ekzistas granda vario inter ŝtatoj por genaroj sekvencitaj laŭ nombro da kazoj, intervalante de Tenesio je 0.09% ĝis Vajomingo je 5.82%.

Sed ĉi tio estas ŝanĝonta. La Centroj por Malsankontrolo kaj Preventado, kune kun aliaj agentejoj de la federacia registaro, kunlaboras kun privataj laboratorioj, ŝtataj kaj lokaj publikaj sanlaboratorioj, akademiularo kaj aliaj por pliigi genoman gvatkapablon en Usono.

Atingi la novan nacian celon de 5% fiksita de la Blanka Domo ne estas tiel simpla kiel pagi grandan fakturon por laboratorio por plenumi la testojn. Laboratorioj devas kolekti la specimenojn, ofte de malsamaj fontoj: publika sano-laboratorioj, hospitaloj, klinikoj, privataj testaj laboratorioj. Post kiam la sekvenca testo estas farita, bioinformatikistoj uzas progresintajn programojn por identigi gravajn mutaciojn. Poste, profesiuloj pri publika sano kunfandas la genomajn datumojn kun la epidemiologiaj datumoj por determini kiel la viruso disvastiĝas. Ĉio ĉi postulas investon en trejnado de homoj por plenumi ĉi tiujn taskojn kiel teamo.

Finfine, por esti utila, sukcesa genoma gvatprogramo devas esti rapida kaj la datumoj devas esti publike disponeblaj tuj por informi realtempan decidon de publikaj sanaj oficialuloj kaj vakcinproduktantoj. Tia programo estas unu el la publikaj sanaj iloj, kiuj helpos regi la nunan pandemion kaj starigi Usonon por povi respondi al estontaj pandemioj.

Alexander Sundermann, Klinika Esplorkunordiganto & DrPH Studento en Epidemiologio, Universitato de Pittsburgh; Lee Harrison, Profesoro pri Epidemiologio, Medicino, kaj Infektaj Malsanoj kaj Mikrobiologio, Universitato de Pittsburgh, kaj Vaughn Cooper, EvolvingSTEM Fondinto kaj Administra Direktoro; Profesoro pri Mikrobiologio kaj Molekula Genetiko, Universitato de Pittsburgh

Populara laŭ temo