Новый метод изучения эволюции коронавируса учитывает минорные варианты

Мутации, которые накапливаются в вирусном геноме, могут служить своеобразным штрихкодом, позволяющим восстановить историю распространения инфекции. Однако для отслеживания геномной истории вируса, как правило, используют консенсусные последовательности, которые отражают доминантные вирусные линии. При этом разнообразие геномов вируса в организме хозяина не учитывается. Кроме того, большинство подходов не рассматривают процессы накопления мутаций и могут давать неточные результаты в условиях ограниченной выборки.

В новом исследовании, препринт которого доступен на bioRxiv, итальянские ученые представили новый подход для характеристики эволюции вирусных линий и распространения SARS-CoV-2. С помощью этого подхода можно оценить разнообразие вариантов вируса внутри организма.

Из-за возникающих мутаций различные популяции вируса могут сосуществовать в одном организме. Некоторые мутации закрепляются, так как оказываются выгодными для вируса. Учитывать накопление полезных для вируса мутаций и присутствие различных субпопуляций в организме важно, так как это позволяет точнее следить за распространением вируса и правильно понимать его свойства. Биоинформатические методы распознавания нескольких субпопуляций в наборе геномных данных широко используются при анализе эволюции рака и гетерогенности опухолевых клеток. Именно на эти методы и опирались авторы при разработке нового подхода для построения филогеномной модели изменения генома коронавируса.

Для проверки модели авторы использовали необработанные данные секвенирования образцов от 18 пациентов с подтвержденным заражением SARS-CoV-2, выложенные в общедоступные базы. Оказалось, что новая модель обладает высоким разрешением. С ее помощью авторы показали паттерны появления минорных вариантов вируса. Кроме того, они еще раз продемонстрировали, что геномное разнообразие SARS-CoV-2 со временем быстро растет.

Ученым удалось обнаружить минорные варианты коронавируса, которые стоит иметь в виду при разработке лекарств и вакцин. В частности, мутация g.29039A> U приводит к потере основных иммуногенных эпитопов, расположенных на нуклеокапсиде, что ставит под вопрос эффективность вакцин, основой для которых служит С-терминальный домен нуклеокапсидного белка.

С помощью своей модели авторы значительно улучшили разрешение филогеномного анализа эволюции SARS-CoV-2 и уменьшили ошибку, связанную с малым размером выборки. Ученые считают, что новый подход необходимо использовать в сочетании с эпидемиологическими моделями как высокоточную платформу для обнаружения и изучения патогенов.