Научници са Универзитета у Санкт Петербургу створили нови метод за декодирање вирусних генома

Објављено: 08.06.2020.год.
фото: spbu.ru


Научници са Универзитета у Санкт Петербургу, alma mater руског председника Владимира Путина, настављају научну битку са коронавирусом, те развијају нове алате који ће помоћи да се разоружа не само Covid-19, него и његови сродници. Дакле, биоинформатички Центар за алгоритамску биотехнологију Државног универзитета Санкт Петербург, заједно са колегама са Калифорнијског универзитета у Сан Дијегу, представио је асемблер metaviralSPAdes - нови метод који омогућује да се пронађе и састави геном вируса међу многим другим низовима.

Развој ће помоћи бржем и практичнијем дешифровању генома патогена, што значи да ће омогућити брзи почетак развоја тестних система и вакцина против опасних инфекција. Научни чланак објављен је у часопису Bioinformatics.

Када се човечанство суочи са новим вирусом, биолози пре свега требају да дешифрују његов геном, што је неопходно као услов за даљу дијагнозу болести и развој вакцине. Међутим, ако је потребно секвенцирање током избијања новог патогена, појављује се проблем. На пример, пљувачка пацијента са Covid-19, која је коришћена за прво декодирање коронавируса SARS-CoV-2, садржи геноме многих других, у већини случајева, безопасних вируса. Да не спомињемo стотине бактерија које живе у људским устима и отежавају претрагу вирусних низова.

Овај пример показује колико је важно бити у стању решити много сложенији рачунски проблем од дешифровања једног јединог генома - прикупљање метагенома, скупова стотина различитих генома микроорганизама који живе у истом окружењу. Тешкоћа лежи у чињеници да као резултат таквог рада можете добити хиљаде секвенци, међу којима ће бити фрагмената генетског кода и вируса и бактерија, а који се подаци односе на жељени патоген, врло је тешко разумети.


Поред тога, научници ће неминовно имати и други задатак - секвенцирање метавирома - чија је суштина да се тачно идентификују вирусне секвенце скривене међу много дужим фрагментима бактерија. Тада ће биоинформатика буквално постепено прикупити комплетни геном вируса, који је постао кривац епидемије.


Донедавно, истраживачи нису имали посебну методу која би омогућила прикупљање вирусних метагенома. Међутим, група руских и америчких научника са Државног универзитета у Санкт Петербургу и Калифорнијског универзитета у Сан Дијегу развила је 
МetaviralSPAdes анализу резултата секвенцирања метавирома што ју је претварило у једноставан задатак. Биолози и даље не могу читати читав геном на исти начин као што читамо књигу, од почетка до краја. Уместо тога, они читају мале фрагменте, тако да склапање генома није много другачије од састављања загонетке од милион фрагмената. Често се овај задатак сматра једним од најкомплекснијих алгоритамских проблема у биоинформатици. Па тако, он се може решити на пример, најчешће коришћени генски филтер SPAdes (Санкт Петербург асемблер), који је такође створио руско-амерички тим научника, данас се користи у готово 9.000 студија. Помоћу њега научници су анализирали патогене који су проузроковали епидемију респираторног синдрома на Блиском истоку (MERS) у Саудијској Арабији, еболу у Конгу, гонореју у Енглеској, менингитис у Гани, денга грозницу на Суматри и десетине других епидемија, које су се појавиле у последњих осам година од настанка 
SPAdes-а.

Не треба заборавити да је састављање метагенома из 1000 генома много сложеније од састављања секвенце једног генома. У овом случају морате да радите са 1000 засебних загонетки уместо једне - потребно је да сакупите „слику“, чији су фрагменти помешани са милијардама комада из других слагалица. Да би решио овај проблем, пре три године, руско-амерички тим научника развио је 
SPAdes методу која је, заузврат, постала водећи метагеномски алат. Помоћу ње, вађење вирусних низова из огромне количине података постало је лакше. Међутим, прикупљање са metaviralSPAdes-ом нове генерације може не само да пронађе фрагменте вирусних генома, већ и да из њих састави готову слагалицу - геном патогена.

Пандемија Covid-19 била је позив на узбуну биолозима који проучавају пренос вируса са животиње на човека и подсетила колико је важно проучавање различитих домаћина вируса, попут слепих мишева, који имају невиђен имуни систем који им омогућава да коегзистирају са многим патогенима, а који могу убити људе. Морамо сазнати од чега су слепи мишеви боловали пре, а не после пандемијског налета.

Наравно, попис вирусних генома разних животиња представља сложен рачунски проблем. Међутим, с 
metaviralSPAdes-ом, биолози сада могу много лакше реконструисати вирусне геноме слепих мишева или било који други потенцијални извор будућих пандемија.

 
У стварању новог геномског колектора учествовали су Дмитриј Антипов и Михаил Раико из Центра за алгоритамску биотехнологију са Института за транслацијску биомедицину при Државном универзитету у Санкт Петербургу, Ала Лапидус, заменик директора Центра, као и познати научник из области биоинформатике и професор са Калифорнијског универзитета у Сан Дијегу, Павел Певзнер.

Подсетимо се да су раније научници Центра алгоритамског биотехнолошког центра Државног универзитета у Санкт Петербургу помогли колегама из Смородинчевог института у истраживању грипа, те први пут дешифровали геном „руске“ варијанте вируса SARS-CoV-2, што је довело до пандемије Covid-19. РНK овог вируса изолован је из бриса петербуржанке 15. марта 2020. године. Поред тога, недавно је међународна група научника на челу са Павелом Певзнером створила нову рачунску методу за тражење циклопептида - класу супстанци која укључује многе познате антибиотике. Научници су користили приступ назван CycloNovo и пронашли 79 нових потенцијалних кандидата за улогу убица бактерија.
 

Кључне речи:

Коментари (0) Додај коментар

Остале вести из рубрике

РТ: Русија направила прву на свету вакцину против коронавируса, а регистрација се очекује следеће недеље - Министарство здравља

2020-08-08 08:10:31

Московски "Гамелеј" центар ће 12. августа регистровати прву вакцину на свету против коронавируса, саопштио је заменик руског министра здравља. Олег Гриднев каже да ће медицинским радницима...

РТ: Русија ће моћи да производи милионе вакцина против коронавируса сваког месеца до 2021. године - министар трговине и индустрије

2020-08-04 08:00:24

Производња домаће вакцине против коронавируса у Русији требало би да почне у септембру, а до почетка 2021. године земља би могла да производи неколико милиона доза...

РТ: Проба за III светски рат? Руски научник наводи да је коронавирус проба за будуће биолошке ратове

2020-08-03 12:06:28

Пандемија коронавируса функционише као "проба за биолошко ратовање", каже водећи руски педијатар, који верује да је вирус који се нагло проширио био тест за светске здравствене...

Роспотребнадзор: Свако дезинфекционо средство одређене концентрације погубно је за овај вирус

2020-08-03 08:30:34

Било које средство за дезинфекцију уништава вирус корона, изјавила је директорк Федералне службе за фитосанитарни надзор Русије (Роспотребнадзор) Ана Попова. „Свако дезинфекционо средство одређене концентрације погубно је...

Изванредан успех ученика из Србије на Европској олимпијади из физике

2020-07-27 17:09:10

На 4. Европској олимпијади из физике за ученике средњих школа, ученици из Србије постигли су изванредан успех, освојивши две златне, једну сребрну и две бронзане медаље....

Министарство одбране Русије саопштило да је спремна прва руска вакцина против коронавируса

2020-07-21 08:20:26

  Руска вакцина против нове коронавирусне инфекције је спремна, изјавио је први заменик министра одбране Руслан Цаликов у интервјуу за "Аргументи и Факти". Јуче је из Министарства одбране...

РТ: Првa такси возила без возача изаће на улице Москве 2024. године

2020-07-19 15:00:47

Такси возила без возача могла би почети да функционишу у главном граду Русије у наредних неколико година, изјавио је заменик министра саобраћаја Алексеј Семјонов. „Ако ефикасно започнемо...

Ученик четвртог разреда Математичке гимназије Филип Колџић освојио сребрну медаљу на Међународној мендељејевској хемијској олимпијади

2020-07-19 09:51:24

Ученик четвртог разреда Математичке гимназије Филип Колџић освојио је сребрну медаљу на Међународној мендељејевској хемијској олимпијади, а и остали такмичари из Србије постигли су запажен резултат,...

Глобалне температуре на годишњем нивоу у наредних пет година би могле први пут прећи кључни праг од 1,5 степени целзијуса

2020-07-19 06:36:38

Светска метеоролошка организација упозорила је да би глобалне температуре на годишњем нивоу у наредних пет година први пут могле да пређу кључни праг од 1,5 степени...

РТ: Руски и немачки научници развили „натријум сендвич“ који би могао заменити литијумске батерије

2020-07-17 21:48:57

Научници у Русији и Немачкој развили су нови начин да „углаве“ натријум како би се створиле јефтиније и ефикасније батерије које би евентуално могле бити алтернатива...

rt nauka

Будите у току са новим дешавањима, пријавите се на нашу листу новости: