Μοντέλο προβλέπει τις νέες μεταλλάξεις του κοροναϊού 4 μήνες νωρίτερα

Η δυνατότητα πρόβλεψης και η προετοιμασία για τις παραλλαγές του SARS-CoV-2 που θα έρθουν στο μέλλον θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμη για την ετοιμότητα της δημόσιας υγείας.

Για να γίνει αυτό, μια ομάδα δημιούργησε ένα νέο μοντέλο πρόβλεψης που επιτρέπει στους επιστήμονες να επιχειρήσουν να προβλέψουν την εμφάνιση πιθανών νέων μεταλλάξεων σε αναδυόμενες και μελλοντικές παραλλαγές του SARS-CoV-2. Το μοντέλο, παρείχε ήδη ακριβείς προβλέψεις μεταλλάξεων στην παραλλαγή Delta, και θα μπορούσε να δώσει σε επιστήμονες και υπηρεσίες υγείας τα μέσα για να προβλέψουν και να διαχειριστούν τη συνεχή εμφάνιση νέων παραλλαγών ανησυχίας.

Η εργασία δημοσιεύθηκε στο Science Translational Medicine σε άρθρο με τίτλο, «Πρόβλεψη των παραγόντων που οδηγούν τις μεταλλάξεις στις μελλοντικές παραλλαγές του SARS-CoV-2 που προκαλούν ανησυχία».

Η γρήγορη εξέλιξη του κοροναϊού παρατείνει την πανδημία και να αυξάνει το φόρο αίματος, με νέες παραλλαγές που προκαλούν νέα κύματα νοσηλειών και θανάτων.

Αν και τα τρέχοντα εμβόλια εξακολουθούν να προστατεύουν σε μεγάλο βαθμό από σοβαρή νόσηση, οι επιστήμονες φοβούνται ότι οι νέες μεταλλάξεις σε μελλοντικές παραλλαγές θα μπορούσαν να αποφεύγουν την ανοσία που δημιουργούν τα εμβόλια. Οπότε, οι προσπάθειες εμβολιασμού και η ετοιμότητα για την προστασία της δημόσιας υγείας εξαρτώνται από την ικανότητα κατανόησης και πρόβλεψης της εμφάνισης και εξάπλωσης προβληματικών μεταλλάξεων.

Χρησιμοποιώντας προγνωστικά επιδημιολογικά χαρακτηριστικά και προσεγγίσεις που βασίζονται σε νευρωνικά δίκτυα, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα προγνωστικό μοντέλο για να προβλέψουν τις μεταλλάξεις που ενδέχεται να εμφανιστούν σε μελλοντικές παραλλαγές. Οι ερευνητές δοκίμασαν την προγνωστική αξία χαρακτηριστικών που περιλαμβάνουν επιδημιολογία, εξελικτική διαδικασία, ανοσολογία και μοντελοποίηση της αλληλουχίας των πρωτεϊνών, η οποία βασίζεται σε νευρωνικά δίκτυα και εντόπισαν τους κύριους βιολογικούς παράγοντες που κατευθύνουν την εξέλιξη του νέου κοροναϊού μέσα στην πανδημία.

Η ομάδα εκπαίδευσε αρχικά το μοντέλο της με δεδομένα από προηγούμενα κύματα της πανδημίας, συμπεριλαμβάνοντας και προκαταρκτικά δεδομένα για τις μεταλλάξεις στην παραλλαγή Όμικρον. Το μοντέλο ήταν σε θέση να προβλέψει τις μεταλλάξεις της πρωτεΐνης – ακίδας που εμφανίστηκαν και εξαπλώθηκαν σε διάφορες φάσεις της πανδημίας, με υψηλή ακρίβεια και τέσσερις μήνες νωρίτερα.

Βρήκαν στοιχεία ότι η μεταδοτικότητα μέσω των υποδοχέων ACE2 και η αντίσταση της ανοσίας του πληθυσμού έχει μειωθεί και εξασθενίσει ως κύριος μοχλός της εξέλιξης του SARS-CoV-2 με την πάροδο του χρόνου. Εντόπισαν επίσης μεταλλάξεις που θα εξαπλωθούν, έως και τέσσερις μήνες νωρίτερα, σε διάφορες φάσεις της πανδημίας.

Στη συνέχεια παρήγαγαν μια πρόβλεψη μεταλλάξεων στην παραλλαγή Δέλτα και εντόπισαν αρκετές μεταλλάξεις που μπορεί να συμβάλουν σε νέες παραλλαγές ενδιαφέροντος και ανησυχητικές παραλλαγές τους επόμενους μήνες, συμπεριλαμβανομένης μιας μετάλλαξης που μπορεί να αποδυναμώσει τα αποτελέσματα των κλινικών θεραπευτικών αντισωμάτων.

«Αυτή η προσέγγιση μοντελοποίησης μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε ταχέως εξελισσόμενα παθογόνα με ικανοποιητικά δεδομένα γονιδιωματικής επιτήρησης, όπως η γρίπη, αλλά και άγνωστοι πανδημικοί ιοί του μέλλοντος», κατέληξε η ομάδα.

Για την ανάπτυξη του μοντέλου, συνεργάστηκαν επιστήμονες από την βιοτεχνολογική εταιρεία Vir Biotechnology και το Ινστιτούτο Γονιδιωματικής και Εξελικτικής Ιατρικής από το τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Τεμπλ της Φιλαδέλφειας, με χρηματοδότηση από το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργιών και Λοιμωδών Νοσημάτων των ΗΠΑ.