COVID-19: Wie beispiellosen Austausch von Daten führte zu schneller-als-jemals-Ausbruch Forschung

Fortschritte in der gen-Sequenzierung erlaubt haben, die Wissenschaftler zu verfolgen und zu überwachen, die COVID-19-Pandemie schneller als alle vorherigen Ausbruch. Aber auch Lücken in unserem wissen, wie Coronaviren Arbeit ist es schwierig, zu verstehen, was das neue coronavirus besonderes.

Wenn das neue coronavirus (formal bekannt als SARS-CoV-2) identifiziert wurde in China im Januar, Wissenschaftler auf der ganzen Welt bereit waren, zu reagieren. Das virus das gesamte Erbgut oder Genom -, online publiziert wurde innerhalb von Tagen. Im Vergleich zu der während der SARS-Corona-Virus-Ausbruch im Jahr 2003, das dauerte fast drei Monate, nachdem die Krankheit war ursprünglich die Schuld auf Chlamydien.

Fortschritte in der Technologie gebracht haben, die Kosten der gen-Sequenzierung erheblich und die Maschinen sind jetzt klein genug, um fit in der Handfläche von Ihrer hand. Das hat es leichter gemacht, für eine große Anzahl von Proben sequenziert werden rund um die Welt.

„Sie können sehen, von den Sequenzen, wie das virus sich ausbreitet, wird die Geschwindigkeit, mit der Sie die Verbreitung und Schätzung der Zahl der Menschen, die infiziert sind. Wie bekommen wir mehr und mehr Sequenzen, die mehr und mehr genau die zahlen sind,“ sagte Professor Anne-Mieke Vandamme vom KU Leuven, Belgien.

Next-generation sequencing“, oder NGS, erzeugen kann, die enorme Mengen von Daten, und die Herausforderung wird immer Wege finden, um es richtig zu analysieren.

Im Jahr 2015, Prof. Vandamme führte ein Projekt namens VIROGENESIS, neue Instrumente zu entwickeln, um zu helfen, zu analysieren und zu interpretieren, die Daten aus der Sequenzierung, insbesondere für Laboratorien, die nicht verwendet wurden, um den Umgang mit anspruchsvollen genetische Analyse.

„Wenn wir Taten das Projekt, gab es nur hauptsächlich Forschungs-Labors, hatte NGS. Jetzt hat jeder NGS“, sagte Sie.

Eines der tools, die entwickelt, genannt Genom-Detektiv, kann die raw-Daten aus der Sequenzierung Maschine herauszufiltern Ergebnisse aus nicht-Viren, Stück zusammen, das Genom und identifizieren das virus. Es ist nicht angewiesen auf alle vorherigen Vermutungen oder Hypothesen, so kann es sogar zu identifizieren, die Viren, die nicht gesehen wurden. Dies wurde verwendet, um zu bestätigen, der erste Fall von COVID-19 in Belgien, bezeichnete es als einen SARS-related coronavirus.

Online-sharing

Die macht der gen-Sequenzierung kommt durch den Vergleich der Ergebnisse über verschiedene Fälle. Prof. Vandamme sagt, dass es ‚fantastisch‘, um das Niveau der Zusammenarbeit International: „Es gibt noch viel mehr online-sharing von Daten und Abläufe … im Vergleich zu der Vergangenheit, denn wir haben viel mehr online-Freigabe-tools zur Verfügung.“

Eines dieser Werkzeuge ist NextStrain, eine online-Ressource, die verwendet Genom-Daten zur überwachung der Entwicklung der Krankheit-verursachenden Organismen wie Viren in Echtzeit. Es verfolgt hat mehrere Ausbrüche einschließlich Zika, Ebola-und Dengue-und wurde sogar verwendet, um zu informieren, Welt-Gesundheit-Organisation-Politik auf die saisonale Grippe.

Forschung Papiere in der Regel Monate dauern bis Sie veröffentlicht werden—ein aeon im aktuellen Rennen um die Bekämpfung der Pandemie. Die Informationen teilen müssen schnell ermutigt hat, mehr Austausch von “ preprints,“ Entwürfe von Papieren, die noch nicht durch peer review.

„Der Vorstoß in Richtung open science, open data und die DRUCKVORSTUFE hat sich wirklich verändert die Art und Weise, die wir erleben, den wissenschaftlichen Diskurs in diesem Ausbruch im Vergleich zu früheren,“ sagte Professor Richard Neher von der Universität Basel, Schweiz, führt der NextStrain Projekt.

NextStrain hat bereits über 700 Genome der neuen coronavirus, die Sie verwenden können, um die Spur der Ausbruch durch die Erkennung von neuen Mutationen des virus. Die Mutationen nicht notwendigerweise beeinflussen, wie ein virus verhält, aber Sie können als eine genetische Signatur zu verlinken Fällen, die verwandt sind. Wie die Rückverfolgung Ihrer Abstammung durch einen DNA-test, virus sequenziert, die in Madrid, zum Beispiel, haben könnte, Mutationen, die vermuten, es stammt von einem Ausbruch in Italien.

„In der aktuellen Pandemie, es gibt uns eine untere Schranke, wie oft das virus wurde eingeführt, um zu einem bestimmten Ort“ Prof. Neher sagte.

NextStrain veröffentlicht einen wöchentlichen Bericht, dass die Analysen dieser trends. Das team war in der Lage zu schätzen, dass der Ausbruch im Iran eingeführt worden sein kann durch eine einzelne person, in der Erwägung, dass mindestens vier verschiedene Einführungen waren verantwortlich für den Ausbruch in Großbritannien, als der 13 März.

‚(Sequencing Fällen) wird noch wichtiger, weil, wie wir start-cracking-down-on (Pandemie), die wir hoffentlich erreichen werden, wird es uns sagen, wie viele Getriebe, Ketten sind immer noch im Umlauf, und ob der virus transportiert wird, von einer region zur anderen,“ sagte Prof. Neher.

Er glaubt, dass, da das virus weiter zu verbreiten, wird es sammeln sich mehr genetische Vielfalt und es wird uns mehr Informationen über, wie das virus übertragen wird.

Bauplan

Trotz der genetische bauplan des neuen coronavirus, leicht verfügbar, es noch nicht, sagen Sie uns sehr viel darüber aus, wie unterscheidet es sich von anderen Coronaviren. Vieles von dem, was wir wissen, hat kommen sehen, wie es sich ausgebreitet hat durch die Bevölkerung. Es ist nun klar, wie anders ist es zu früheren coronavirus-Ausbrüche wie SARS und MERS.

„Sie waren sicher viel weniger einfach zu übertragen, und hatte auch eine sehr unterschiedliche Vorstellung, dass nur ein paar Leute waren asymptomatisch. Eine der vielen Herausforderungen, die wir konfrontiert sind ist, dass hier Leute, die haben nur sehr milde Symptome haben erhebliche bei der übertragung dieses virus“, sagte Prof. Neher.

„Das ist viel schwieriger zu Steuern, da Sie zu überzeugen, jemanden, der grundsätzlich gesunde Distanz zu anderen.“

Noch ist nicht klar, warum das der Fall ist. Die Eigenschaften des virus, wie seine Infektiosität und Schweregrad, angetrieben durch seine Proteine, die verantwortlich sind für die Invasion der unsere Zellen und die Replikation des viralen Genoms.

„Sequenzierung eines Genoms in diesen Tagen ist ziemlich schnell, aber bei Proteinen ist das anders,“ sagte Dr. Charlotte Uetrecht, aus dem Heinrich-Pette-Institut, Leibniz-Institut für Experimentelle Virologie, Deutschland. Sie studiert coronavirus-Proteine über ein Projekt namens SPOCkS FRAU

„Mein Labor ist die Herstellung der Proteine (der neue coronavirus) jetzt. So wollen wir sehen, ob Sie dasselbe Verhalten (wie andere Coronaviren). Wir benötigen in der Regel zu produzieren, die Proteine und reinigt Sie zu einem gewissen Grad, so können wir Sie betrachten. Also ist es viel mühsamer als die Sequenzierung.“

Selbst kleine Veränderungen der viralen Proteine erheblich beeinflussen können, wie Sie miteinander interagieren. Dr. Uetrecht Studien diese flüchtigen verbindungen, die entscheidend sind für das virus zu replizieren.

„Wir wissen ein wenig darüber, wie das aussieht, aber wir verstehen nicht wirklich, welche der Proteine müssen die Mitarbeiter für ein neues Genom produziert werden“, sagte Sie.

Obwohl das Verständnis dieser Prozesse könnte neue Ziele für antivirale Medikamente, die Dr. Uetrecht sagt, dass in der Geschichte gab es wenig Interesse in das Studium der Coronaviren denn Sie haben relativ wenig Auswirkungen-bis jetzt.

Die Fallzahlen waren niedrig für SARS und MERS und Zinsen sank nach dem Ausbruch, sagt Sie. „Die common-cold-verursachende Coronaviren wurden nicht (als) gefährlich.“

„Es war nicht viel Forschung in die Coronaviren an alle, bis SARS. Ich kenne ein paar Menschen, die gearbeitet haben, auf Coronaviren, da die ‚der 90er Jahre, und Sie waren nicht sehr gut angesehen—Sie hatte eine harte Zeit, finanziert zu bekommen. Es galt als langweilig, irrelevant virus.