Qanday qilib COVID-19 genomikani o'zgartirdi va kasallik tarqalishini abadiy o'zgartirdi.

Ushbu maqola Creative Commons litsenziyasi ostida The Conversationdan qayta nashr etilgan. 2022 yil 2 yanvarda chop etilgan asl maqolani o'qing.

Agar pandemiya o'n yil oldin sodir bo'lganida, u qanday ko'rinishga ega bo'lar edi? Shubhasiz, juda ko'p farqlar bo'lar edi, lekin, ehtimol, eng hayratlanarlisi genomik ketma-ketlikning nisbiy etishmasligi edi. Bu erda sinov namunasidagi koronavirusning butun genetik kodi yoki "genomi" tezda o'qiladi va tahlil qilinadi.

Pandemiya boshida, ketma-ketlik tadqiqotchilarga ular ilgari ko'rilmagan virus bilan ishlayotganliklari haqida ma'lumot berdi. Virusning genetik kodini tezda shifrlash, shuningdek, vaktsinalarni darhol ishlab chiqishga imkon berdi va ular nima uchun rekord vaqt ichida mavjud bo'lganligini qisman tushuntiradi.

O'shandan beri olimlar virusni aylanib yurgan sari bir necha bor ketma-ketlikni aniqladilar. Bu ularga o'zgarishlarni kuzatish va paydo bo'lgan variantlarni aniqlash imkonini beradi.

Sekvensiyaning o'zi yangilik emas - bugungi kunda farq qiladigan narsa bu sodir bo'layotgan miqdordir. Variantlar genomlari butun dunyo bo'ylab misli ko'rilmagan tezlikda sinovdan o'tkazilmoqda, bu esa COVID-19ni eng yuqori sinovdan o'tgan epidemiyalardan biriga aylantiradi.

Ushbu ma'lumotlar bilan biz virusning o'ziga xos shakllari mahalliy, milliy va xalqaro miqyosda qanday tarqalishini kuzatishimiz mumkin. Bu COVID-19 ni global miqyosda real vaqt rejimida kuzatiladigan birinchi epidemiyaga aylantiradi.

Bu virusni nazorat qilishga yordam beradi. Masalan, PCR testi bilan birgalikda ketma-ketlik alfa variantining 2020-yil qishida paydo boʻlishini aniqlashga yordam berdi. Shuningdek, u alfa tez tarqalib borayotganini koʻrsatdi va buning sababini tasdiqladi, bu esa uzatishning kuchayishi bilan bogʻliq sezilarli mutatsiyalarga ega ekanligini koʻrsatdi. Bu cheklovlarni kuchaytirish to'g'risida qaror qabul qilishga yordam berdi.

Sekvensiya omikron uchun ham xuddi shunday qildi, uning mutatsiyalariga taalluqliligini aniqladi va qanchalik tez tarqalishini tasdiqladi. Bu Buyuk Britaniyaning turbo quvvatlantirish dasturini kuchaytirish zarurligini ta'kidladi.

Ommaviy ketma-ketlikka yo'l

Genomik ketma-ketlikning ahamiyati shubhasizdir. Lekin u qanday ishlaydi - va qanday qilib bu qadar keng tarqalgan?

Odamlar singari, koronavirusning har bir nusxasi o'z genomiga ega, uning uzunligi 30 000 belgidan iborat. Virus ko'payish jarayonida uni nusxalashda yo'l qo'yilgan xatolar tufayli uning genomi biroz mutatsiyaga uchrashi mumkin. Vaqt o'tishi bilan bu mutatsiyalar qo'shiladi va ular virusning bir variantini boshqasidan ajratib turadi. Xavotirli variantning genomi beshdan 30 tagacha mutatsiyani o'z ichiga olishi mumkin.

Virus genomi RNK dan tuzilgan va uning 30 000 ta belgining har biri A, G, C va U harflari bilan ifodalangan to'rtta qurilish bloklaridan biridir. Sekvensiya ularning noyob tartibini aniqlash jarayonidir. Buning uchun turli texnologiyalardan foydalanish mumkin, ammo bizni qayerga olib borishda ayniqsa muhim bo'lgan narsa bu nanoporalarni ketma-ketlashtirishdir. O'n yil oldin bu texnologiya bugungidek mavjud emas edi. Bu qanday ishlaydi.

Avval RNK DNK ga aylanadi. So'ngra, paxtaning uzun ipi mato varag'idagi teshikdan tortilgandek, DNK membranadagi teshikdan tortiladi. Bu nanopor pin boshidan million marta kichikroq. DNKning har bir qurilish bloki nanopordan o'tayotganda, u o'ziga xos signal beradi. Sensor signal o'zgarishlarini aniqlaydi va kompyuter dasturi ketma-ketlikni aniqlash uchun buni shifrlaydi.

Ajablanarlisi shundaki, nanoporalarni ketma-ketlashtirish uchun eng yaxshi mashina - 2014 yilda Oxford Nanopore Technologies (ONT) tomonidan chiqarilgan MinION - faqat shtapelning o'lchami; Boshqa ketma-ketlik usullari (masalan, Illumina va Pacific BioSciences tomonidan ishlab chiqilgan) odatda katta hajmli uskunalar va yaxshi jihozlangan laboratoriyani talab qiladi. Shunday qilib, MinION nihoyatda ko'chma bo'lib, kasallik avj olgan paytda yerda ketma-ketlikni amalga oshirishga imkon beradi.

Bu birinchi marta 2013-16 yillardagi Ebola epidemiyasi paytida, keyin esa 2015-16 yillardagi Zika epidemiyasi paytida sodir bo'ldi. Qalqib chiquvchi laboratoriyalar ilmiy infratuzilmaga ega bo'lmagan hududlarda tashkil etilgan bo'lib, olimlarga har bir epidemiya qayerdan kelib chiqqanligini aniqlash imkonini berdi.

Ushbu tajriba bugungi kunda koronavirusni sekvensiyalash uchun asos yaratdi. Bu vaqt davomida, xususan, Artic Network deb nomlangan genomik tadqiqot guruhi tomonidan ishlab chiqilgan usullar bebaho bo'ldi. Ular 2020-yildan buyon butun dunyo bo‘ylab millionlab koronavirus genomlari ketma-ketligiga asos bo‘lishi uchun COVID-19 uchun tezda moslashtirildi. Zika va Ebola viruslarini nanoporda sekvensiyasi bizga bugun hech qachon ko‘rilmagan miqyosda ketma-ketlikni amalga oshirish usullarini berdi.

Ya'ni, Illumina, Pacific Biosciences va ONT dastgohi mashinalarining sig'imi katta bo'lmasa, biz nanoporalarni ketma-ketlashtirish orqali olingan bilimlardan foydalana olmaymiz. Faqatgina ushbu boshqa texnologiyalar yordamida joriy hajmda ketma-ketlikni amalga oshirish mumkin.

Keyingi ketma-ketlikda nima qilish kerak?

COVID-19 bilan tadqiqotchilar epidemiya boshlanganidan keyingina kuzata olishdi. Ammo boshqa yangi kasalliklar uchun tezkor test va skrining dasturlarini, shuningdek, keng tarqalgan ketma-ketlikni o'tkazish uchun infratuzilmani yaratish boshlandi. Bular keyingi pandemiya bizni ajablantiradigan oldini olish uchun erta ogohlantirish tizimini taqdim etadi.

Masalan, kelajakda aholida mavjud bo'lgan kasallik qo'zg'atuvchi mikroblarni (patogenlar deb nomlanuvchi) aniqlash uchun oqava suvlarni monitoring qilish uchun kuzatuv dasturlari joriy etilishi mumkin. Sekvensiya tadqiqotchilarga yangi patogenlarni aniqlashga imkon beradi, bu esa keyingi epidemiyani qo'ldan chiqmasdan oldin tushunish va kuzatishni erta boshlash imkonini beradi.

Genom ketma-ketligi sog'liqni saqlash va tibbiyotning kelajagida ham muhim rol o'ynaydi. U kamdan-kam uchraydigan genetik kasalliklarga tashxis qo'yish, shaxsiylashtirilgan tibbiyotni xabardor qilish va dori-darmonlarga chidamliligining tobora ortib borayotgan tahdidini kuzatish imkoniyatiga ega.

Besh-o'n yil oldin, olimlar endigina kichikroq virusli epidemiyalarda ketma-ketlik texnologiyasini sinab ko'rishni boshladilar. O'tgan ikki yil oqibatlari kasallikning tarqalishini kuzatish uchun ketma-ketlikni qo'llashning katta o'sishiga olib keldi. Bu vaqt o'tishi bilan rivojlangan texnologiya, ko'nikmalar va infratuzilma tufayli mumkin bo'ldi.

COVID-19 butun dunyo boʻylab behisob zarar yetkazdi va millionlab odamlarning hayotiga taʼsir qildi va biz uning taʼsirini hali koʻra olmayapmiz. Biroq, so'nggi yutuqlar, ayniqsa, ketma-ketlik sohasida - shubhasiz, vaziyatni biz bo'lmagan joydan ham yaxshiladi.

Anjela Bekket, Ferment innovatsiyalari markazining mutaxassis tadqiqot texnigi va Portsmut universiteti genomika va bioinformatika fanlari nomzodi va Samuel Robson, genomika va bioinformatika bo'yicha o'quvchi va Bioinformatika bo'limi rahbari, Portsmut universiteti fermenti innovatsiyalari markazi .