Detekce založená na údajích týkajících se variant SARS-CoV-2 měsíce předem

Od začátku pandemie SARS-CoV-2 se několik variant viru vyvinulo v varianty obav (VOC), jak je klasifikováno Světovou zdravotnickou organizací (WHO). VOC jsou varianty virů, o nichž se předpokládá, že nebo je známo, že způsobují velké vlny infekcí v důsledku jejich změněných fenotypových charakteristik a s rizikem změny závažnosti onemocnění, což snižuje účinnost vakcíny nebo jinak vede ke zvýšené zatížení systémů zdravotní péče.

Webová platforma pokrytí genomického dohledu nad virem SARS-CoV-2 umožňuje rychlou, výpočetní identifikaci a charakterizaci potenciálních variant zájmu (PVOI), s dodací lhůtou téměř tři měsíce před jejich označením WHO jako VOC nebo související varianty a předpovídá jejich schopnost úniku pohlcujícím polužům předchozích vakcíny nebo infice.

Vědci vedenou Alice Mchardy to úspěšně prokázali v komplexní analýze Publikováno v Přírodní komunikace. Včasná detekce VOC je zvláště důležitá pro vývoj vakcíny, aby byla zajištěna ochrana vakcíny proti novým variantám virů.

„Vyvinuli jsme novou metodu analýzy pro pokrytí, která by měla pomoci zviditelněnit antigenní změny ve variantách virů,“ vysvětluje Mchardy. Konkrétně se používá matice založená na pozorováních z dlouhodobého vývoje určitých virů chřipky (chřipka A H3N2). Tato matice spojuje důležité změny v genetickém materiálu viru s jeho vlastnostmi.

Vědci se zvláště úzce dívají na změny specifického proteinu viru, známého jako protein Spike. Tento protein hraje důležitou roli, protože umožňuje virus k připojení lidské buňky a protože je to hlavní cíl pro vakcíny a terapie.

Systém pokrytí získá relevantní data z databáze genomu viru GISAID, což je iniciativa pro sdílení dat podporující rychlou výměnu údajů o prioritních patogenech, jako je chřipka, HCOV-19, RSV, HMPXV, SARS-CoV-19 a Arbovirus, jako jsou Chikungunya, Dengue. Do března 2024 měl Gisiad k dispozici více než 16,5 milionu sekvencí SARS-CoV-2.

Analýza pokrytí analyzuje data genomu SARS-CoV-2 podle země původu pro dynamiku napětí a antigenní změny. A Statistická metoda se používá k určení toho, který virové kmeny významně změnili svou imunitní únikovou kapacitu. To zahrnuje porovnání změn aminokyselin vyskytujících se napříč proteinem špiček virových kmenů z daného měsíce. Kmeny, které jasně vynikají – jsou ty, které vykazují výrazně větší změny než průměr – jsou vybrány jako výrazně změněné.

Předpokládá se, že nápadné virové kmeny, u nichž se předpokládá, že se rozšíří rychleji nebo budou významně změněny z hlediska imunity, se pak zobrazují na platformě pokrytí ve speciální grafice („tepelné mapy“), takže uživatelé mohou vidět na první pohled, když a kde dochází k významným změnám v viru.

Pro testování spolehlivosti nové metody analýzy vědci zkoumali údaje o sekvenci genomu z kmenů virů, které jsou již známo, že jsou VOC, včetně Omicron varianta SARS-CoV-2. Pracovní skupina zjistila, že nová metoda umožnila retrospektivně identifikovat virové linie jako VOCS až tři měsíce před označením WHO.

„Bylo zajímavé vidět, že virus Varianty, které byly také oficiálně klasifikovány jako důležité, WHO vykazovaly v našich analýzách výrazně vyšší hodnoty než jiné, méně pozorované varianty, „vysvětluje mchardy. Čísla vzrostla v jasném pořadí: nejprve pro varianty, které jsou monitorovány pouze (varianty pod monitorováním nebo vums), pak pro varianty zájmu (VoIs), a konečně, nejvíce pro variantu VOC, které jsou považovány za zvláště teos.

„Celkově tyto výsledky zdůrazňují schopnost naší metody účinně předpovídat vznik zdravotních variant SARS-CoV-2 s růstovou výhodou-no dříve, než dosáhnou své maximální frekvence nebo jsou formálně identifikovány WHO,“ shrnuje bioinformatik. „To by mohlo poskytnout drahocenný čas na zahájení hloubkové analýzy potřebné pro úpravy vakcíny nebo například cílená opatření k ochraně zranitelných skupin.“