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: Археолози открили највећу праисторијску структуру икад пронађену у Великој Британији у близини Стоунхеџа

2020-06-22 20:07:30

Археолози који раде на Стоунхеџу наводе да су "запањени" након што су открили највећу праисторијску структуру икада пронађену у Великој Британији, односно круг дубоких подземних пролаза...

Компанија НИС и Електротехнички факултет у Београду потписали Меморандум о сарадњи

2020-06-08 23:14:05

Представници компаније НИС и Електротехничког факултета Универзитета у Београду, потписали су данас Меморандум о сарадњи у области образовања, истраживања и трансфера знања. Меморандум о сарадњи су...

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

2020-06-08 13:31:11

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...

РТ: Русија регистровала нови лек за коронавирус којим се компликације „стављају под контролу“

2020-06-08 07:18:39

Руски научници регистровали су нови лек који може помоћи у ублажавању најтежих компликација изазваних коронавирусом, укључујући отказивање плућа, с намером да се леком може добити на...

Сарадња Србије и Кине у области космичких технологија

2020-06-05 19:40:21

Министар без портфеља у Влади Републике Србије задужен за иновације и технолошки развој Ненад Поповић и председник Кинеске националне свемирске администрације Кеђан Џанг потписали су данас,...

РТ: Невидљиви човек? Научници експериментишу са људским ћелијама како би постале провидне као код лигњи

2020-06-05 06:03:15

Истраживачи су успешно пренели природну камуфлажну способност коју неке врсте лигњи и сипи често показују у људске ћелије, омогућавајући им преламање светлости. Неке врсте хоботница, лигњи и...

РТ: Необјашњива аномалија која слаби магнетно поље Земље развија се и дели се на два дела, упозоравају научници

2020-05-26 12:10:18

Европска космичка агенција је користила констелацију својих сателита како би истражила необичне слабости магнетног поља Земље. Чини се да се чудна аномалија за коју се верује...

Прва пловећа нуклеарна електрана на свету „Академик Ломоносов“ званично почела са радом

2020-05-22 18:46:17

Историјски догађај за светску индустрију нуклеарне енергије

Руски научник помаже Русији да победи у „квантној трци“ Гугл и Ај-Би-Ем

2020-05-20 14:54:57

Професор државног Универзитета у Санкт Петербургу, Алексеј Кавокин постао је лауреат међународне Награде за квантне уређаје. Рад физичара из северне престонице je оцењен од стране светских...

Онлајн предавања за студенте стручњака компаније НИС

2020-05-15 16:29:35

Компанија НИС у току маја и јуна одржава 25 онлајн гостујућих предавања својих стручњака за факултете београдског и новосадског универзитета. Ова, иначе традиционална гостујућа предавања НИС-ових...

rt nauka

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