Анализ филогенетической сети дает «снимок» происхождения COVID-19

Исследование показывает, как двойное ДНК-кодирование может помочь улучшить диагностику грибковых инфекций

        

Исследователи из Кембриджа, Великобритании и Германии реконструировали ранние «эволюционные пути» COVID-19 у людей – по мере распространения инфекции из Ухани в Европу и Северную Америку – с использованием методов генетической сети.

Проанализировав первые 160 полных геномов вируса, которые будут секвенированы у пациентов-людей, ученые составили карту оригинального распространения нового коронавируса через его мутации, которые создают различные вирусные линии.

Слишком много быстрых мутаций, чтобы аккуратно отследить генеалогическое дерево COVID-19. Мы использовали математический сетевой алгоритм для визуализации всех возможных деревьев одновременно. Эти методы в основном известны для картирования движений доисторических человеческих популяций через ДНК. Мы считаем, что это первый раз, когда они используются для отслеживания путей заражения коронавирусом, таким как COVID-19. "

Д-р. Питер Форстер, генетик, ведущий автор, Кембриджский университет

Команда использовала данные из вирусных геномов, отобранных по всему миру в период с 24 декабря 2019 года по 4 марта 2020 года. Исследование выявило три различных «варианта» COVID-19, состоящих из кластеров тесно связанных линий, которые они обозначают как «A». ',' B 'и' C '.

Форстер и его коллеги обнаружили, что наиболее близкий тип COVID-19 к тому, который был обнаружен у летучих мышей – тип «А», «оригинальный геном человеческого вируса», – присутствовал в Ухане, но, что удивительно, не был преобладающим типом вируса в городе.

Мутантные версии «А» были замечены у американцев, которые, как сообщалось, жили в Ухане, и большое количество вирусов типа А было обнаружено у пациентов из США и Австралии.

Основной тип вируса в Ухане, «B», был распространен у пациентов со всей Восточной Азии. Тем не менее, вариант не продвинулся далеко за пределы региона без дальнейших мутаций – подразумевая «событие основателя» в Ухане или «сопротивление» против этого типа COVID-19 за пределами Восточной Азии, утверждают исследователи.

Вариант 'C' является основным европейским типом, обнаруженным у ранних пациентов из Франции, Италии, Швеции и Англии. Он отсутствует в выборке из материковой части Китая, но обнаружен в Сингапуре, Гонконге и Южной Корее.

Новый анализ также показывает, что одно из самых ранних проникновений вируса в Италию произошло через первую документально подтвержденную немецкую инфекцию 27 января, и что еще один ранний итальянский путь заражения был связан с «сингапурским кластером».

Важно отметить, что исследователи говорят, что их методы генетической сети точно проследили установленные пути заражения: мутации и вирусные линии соединяли точки между известными случаями.

Как таковые, ученые утверждают, что эти «филогенетические» методы могут быть применены к самому последнему секвенированию генома коронавируса, чтобы помочь предсказать будущие горячие точки передачи и распространения болезни.

Анализ филогенетической сети может помочь выявить недокументированные источники инфекции COVID-19, которые затем могут быть помещены в карантин для сдерживания дальнейшего распространения заболевания по всему миру ».

Д-р. Питер Форстер, сотрудник Института археологических исследований Макдональда в Кембридже, а также Института непрерывного образования Университета

Результаты опубликованы сегодня в журнале Труды Национальной академии наук ( PNAS ). Программное обеспечение, использованное в исследовании, а также классификации для более чем 1000 геномов и подсчета коронавирусов доступно бесплатно на http: // www. fluxus-technology. com.

Вариант «А», наиболее тесно связанный с вирусом, обнаруженным как у летучих мышей, так и у ящеров, исследователи описывают как «корень вспышки». Тип «B» происходит от «A», разделенных двумя мутациями, тогда «C», в свою очередь, является «дочерью» «B».

Исследователи говорят, что локализация варианта «B» в Восточной Азии может быть результатом «эффекта основателя»: генетического узкого места, которое возникает, когда в случае вируса новый тип устанавливается из небольшой изолированной группы инфекций.

Форстер утверждает, что есть еще одно объяснение, которое стоит рассмотреть.

Вирус В-типа Ухань мог быть иммунологически или экологически адаптирован для большой части населения Восточной Азии. Возможно, потребуется мутировать, чтобы преодолеть сопротивление за пределами Восточной Азии. Кажется, мы видим более медленный уровень мутаций в Восточной Азии, чем где-либо еще, на этом начальном этапе.

Вирусная сеть, которую мы подробно описали, является снимком ранних стадий эпидемии, до того, как эволюционные пути COVID-19 будут скрыты огромным количеством мутаций. Это как поймать зарождающуюся сверхновую в действии. "

Д-р. Питер Форстер, генетик, ведущий автор, Кембриджский университет

С тех пор, как было проведено сегодняшнее исследование PNAS исследовательская группа расширила свой анализ до 1 001 вирусных геномов. Несмотря на то, что еще предстоит рецензирование, Форстер говорит, что последняя работа предполагает, что первая инфекция и распространение среди людей COVID-19 произошла в период с середины сентября до начала декабря.

Методы филогенетической сети, используемые исследователями – позволяющие одновременно визуализировать сотни эволюционных деревьев на одном простом графике – были впервые внедрены в Новой Зеландии в 1979 году, а затем разработаны немецкими математиками в 1990-х годах.

Эти методы привлекли внимание археолога профессора Колина Ренфру, соавтора нового исследования PNAS в 1998 году. Ренфрю создал одну из первых в мире исследовательских групп по археогенетике в мире. Кембриджский университет.

        

Источник:

Ссылка на журнал:

Форстер П., и др. (2020) Филогенетический анализ сети геномов SARS-CoV-2. PNAS . doi.org/10.1073/pnas.2004999117.

      

Source link