Termen 'stamtræ' vækker hos de fleste nok tanker om Charles Darwin og studiet af forholdet mellem forskellige arter.
Selve konceptet stammer fra Darwins bog 'Om arternes oprindelse', og det kan bruges om alt, der udvikler sig - eksempelvis virusser.
Forskerne kan studere SARS-CoV-2-virussens evolution for at lære mere om genernes funktion i virussen.
Denne viden kan også bruges til at afdække virussens globale smittekæde, samt hvilken slags vaccine der vil være mest effektiv.
SARS-CoV-2 muterer langsommere end sæsoninfluenza
Jeg er bioinformatiker, og jeg studerer sammenhængen mellem epidemier og virus-evolution.
Jeg er én af de mange forskere, der i øjeblikket studerer SARS-CoV-2-virussens evolution, fordi det kan hjælpe forskere og sundhedsmyndigheder med at spore virussens spredning over tid.
Vores fund indikerer, at SARS-CoV-2-virussen muterer i et langsommere tempo end sæsoninfluenza, hvilket muligvis betyder, at forskerne kan nå at udvikle en vaccine.
Hvordan udvikler sekvenserne sig?
Virussernes gener muterer hele tiden en lille smule, så deres genestiske kode ændrer sig konstant.
Det er lidt som en hviskeleg, hvor man hvisker et ord til sidemanden, som så hvisker det videre til sin sidemand, og når det har været hele vejen rundt, er der kommet noget helt nyt ud af det oprindelige ord:
Amy begynder. Hendes ord er 'kat'. Det hvisker hun til Ben, som hører det som 'mat'. Ben hvisker sit ord til Carlos, der hører det som 'skat' - og så videre og så videre.
Jo længere legen fortætter, desto længere væk fra det oprindelige ord kommer vi.
\ Forskerzonen
Denne artikel er en del af Forskerzonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.
Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.
Forskerzonen er støttet af Lundbeckfonden.
SARS-CoV-2-virussens genomsekvens ændrer sig over tid
Forestil dig biologisk genestisk materiale som en sekvens af bogstaver.
Med tiden muterer sekvensen: Sekvensen af bogstaver ændrer sig.
Forskerne har udviklet en række forskellige modeller for sekvensevolutionen, der kan hjælpe dem med at afdække, hvordan mutationerne sker over tid.
Ligesom hviskelegen ændrer SARS-CoV-2-virussens genomsekvens sig over tid: Mutationerne sker tilfældigt, og forandringerne bliver videregivet til hele den næste generation.
Ligesom vi kan afkode, hvordan 'kat' blev til 'mat', kan forskerne bruge modeller over den genetiske evolution til at fastlægge virussens mest sandsynlige evolutionære historie; virussens stamtræ.
Kan vi bruge det til virusser som COVID-19?
Gennem gensekventering kan forskerne kortlægge DNA-sekvensen i et eller flere gener ved at afdække sekvensen af nukleotider (A, C, G og T) - genernes kemiske byggesten.
DNA-sekventering bruges hovedsaglig til at studere menneskelige sygdomme og genetik, men i de senere år er sekventering blevet en rutinemæssig del af indsatsområdet i forhold til virusbekæmpelse, og efterhånden som prisen på sekventering falder, vil sekventering af virusgenomer også bliver mere udbredt.
RNA-molekylets kemiske opbygning minder meget om DNA-molekylets. De fleste organismers arvemateriale er baseret på DNA, men visse virusser bruger RNA i stedet.
I denne type virus kan RNA i nogle tilfælde oversættes til DNA som en del af virussens livscyklus, ved brug af et enzym kaldet 'revers transkriptase'.
Omskrive virussens RNA til DNA
SARS-CoV-2 er en RNA-virus, så vores DNA-sekventeringsteknologier kan ikke afkode virussen sekvens direkte. Men ved hjælp af revers transkriptase kan forskerne omskrive virussens RNA til en komplementær DNA (eller cDNA9), som så kan sekventeres.
Vi kan bruge vores modeller over forskellige virussers genomsekvenser til at forudsige virussens historie samt til at besvare spørgsmål som: »Hvor hurtigt forekommer mutationerne,« eller »Hvor i genomet forekommer mutationerne?«
Det kan være nyttigt at vide, hvilke gener der ofte muterer, når vi skal udvikle nye lægemidler.
Hvis vi kan afdække, hvordan virusserne har forandret sig forskellige steder i verden, kan vi muligvis svare på spørgsmål som: »Hvor mange separate udbrud er der i mit lokalsamfund?«
Det er viden, som kan hjælpe myndighederne med at inddæmme spredningen af virussen.
Forskerne udleder den evolutionære historie i realtid
I forbindelse med COVID-19 sikrer et globalt initiativ, at alle virusgenomer bliver delt med forskere verden over.
Udfra en samling af sekvenser forsynet med dato kan forskerne udlede den evolutionære historie i realtid, hvilket de så kan bruge til at spore smitteoverførslens historik.
Sådan et initivativ er den åbne forskningsplatform Nextstrain, der leverer realtidsrapporteringer om smittespredningen af sæsoninfluenza, ebola og mange andre smitsomme sygdomme.
Kortlægning af stamtræet
Nextstrain fører nu an i kortlægningen af 'stamtræet' for COVID-19 ved at levere realtidsanalyser samt rapporteringer om den aktuelle situation, der gerne skal kunne læses og forstås af den brede offentlighed.
Alle kan bruge Nextstrain-projektet, og situationsrapporterne bliver desuden oversat til mange forskellige sprog.
I takt med, at informationsmængden vokser, får forskerne brug for hurtigere at kunne beregne datamængden.
Mit laboratorie ved UC San Diego samarbejder med System Energy Efficiency (SEE) Lab under ledelse af Professor Tajana Šimunić Rosing. Vi arbejder på at skabe nye algoritmer, software-redskaber og computer hardware til realtidsanalyseringen af COVID-19-epidemien.
SARS-CoV-2 muterer tilsyneladende langsommere end sæsoninfluenza
Den nuværende datamængde indikerer, at SARS-CoV-2 muterer langsommere end sæsoninfluenza.
- SARS-CoV-2 lader til at have en mutationsrate på mindre end 25 mutationer om året.
- Sæsoninfluenza har en mutationsrate på næsten 50 mutationer om året.
SARS-CoV-2-genomet er næsten dobbelt så stort som sæsoninfluenzagenomet, så det lader til, at sæsoninfluenza muterer cirka fire gange så hurtigt som SARS-CoV-2.
Fordi sæsoninfluenza muterer så hurtigt, er vi nødt til hele tiden at udvikle nye vacciner.
Derfor gør vi os forhåbninger om, at SARS-CoV-2-virussens markant langsommere mutationsrate betyder, at vi kan udvikle en effektiv, langtidsvirkende vaccine mod virussen.
Niema Moshiri hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
\ Læs mere
