سخنرانی علمی: گروه بندی ویروس های SARS-CoV-2 ، بر حسب تغییرات نوکلئوتیدی در ژنوم آنها و شناسایی گروه (گروه هایی) که گسترش سریع داشته اند / دکتر الهی

سخنرانی علمی: گروه بندی ویروس های SARS-CoV-2 ، بر حسب تغییرات نوکلئوتیدی در ژنوم آنها و شناسایی گروه (گروه هایی) که گسترش سریع داشته اند / دکتر الهی


سخنران: خانم دکتر الهه الهی

دکتری زیست شناسی سلولی و ملکولی، تاکید بر ژنتیک

هیات علمی دانشکده زیست شناسی پردیس علوم دانشگاه تهران

 

زمان: دو شنبه  8 دی  99  ساعت: 11:30

لینک حضور در جلسه سخنرانی:  https://www.skyroom.online/ch/mmshafiei/scientific-lecture

 

دانشکده زیست شناسی پردیس علوم

خلاصه سخنرانی:

اولین گزارش در ارتباط با شناسایی افراد آلوده به ویروس SARS-CoV-2 به عنوان عامل بیماری COVID-19 در دسامبر 2019 منتشر شد. سازمان جهانی بهداشت (WHO) در ماه مارس 2020 گسترش این آلودگی را در جهان به عنوان یک همه گیری (پاندمی) اعلام کرد. این ویروس دارای ژنومی از جنس RNA تک رشته ای به طول تقریبی 30 هزار نوکلئوتید است و 27 پروتئین را رمز می کند. یکی از پروتئین های مهم در ارتباط با بحث بیماری زایی ویروس، شاخک یا spike (S) می باشد که به صورت یک پروتئین ساختاری بر روی سطح ویروس تشکیل یک سه گانه را می دهد. متعدد از این سه کاه ها در سطح ویروس قرار دارند.  هر پروتئین S دارای دو بخش به نام های S1 و S2 است که به ترتیب در برقراری ارتباط بین ویروس و گیرنده     ACE2 در سطح سلول میزبان،  و ادغام و ورود ویروس به درون سلول میزبان نقش دارند. از این رو پروتئین S و گیرنده آن به عنوان اهداف مهم مهاری و درمانی (همچون ساخت واکسن) مطرح هستند.
به منظور ارزیابی میزان و ماهیت تنوع و تغییرات ژنتیکی ایجاد شده در ژنوم سوش های ویروسی، گروه تحقیقاتی ما (اقای دکتر صفری، خانم دکتر اینانلو، و اینجانب)  در دانشکده زیست شناسی تمام توالی های کامل و با کیفیت (2790 مورد) ژنوم ویروس SARS-CoV-2 مربوط به 56 کشور متفاوت را که در تاریخ 2 آپریل در پایگاه داده ای GISAID (به عنوان مخزن داده های ژنومی ویروس SARS-CoV-2) موجود بودند، دریافت و مورد ارزیابی قرار دادیم. متاسفانه در آن تاریخ نمونه ای با شاخص های لازم از کشور ایران در آن پایگاه در اختیار نبود. به عنوان دیگر هدف این پژوهش می توان به تشخیص هاپلوتایپ ها اشاره نمود. به زبان ساده، هاپلوتایپ به مجموعه ای متشکل از دو یا تعداد بیشتری تغییر ژنتیکی (نوکلیوتیدی) اتلاق می شود که هم زمان با همدیگر در نسخه ژنومی وجود دارند و با هم به ارث میرسند، به نحوی که احتمال شکل گیری این مجموعه از تغییرات با هم بیش از احتمال رخداد آن بر اثر تصادف باشد. هاپلوتایپ ها علاوه بر ارائه اطلاعات تکاملی، اطلاعات ارزشمندی را در خصوص زمان و مکان احتمالی پیدایش سوش های مختلف ویروسی و الگوی پراکنش آنها در گذر زمان ارائه می کنند. در این بررسی، تغییرات ژنتیکی در بیش از 6.5 درصد جایگاه های نوکلئوتیدی ژنوم SARS-CoV-2 مشاهده شد. به طور معمول، اهمیت عملکردی هر تغییر نوکلئوتیدی بر حسب اثر آن بر اسید آمینه رمز شونده در جایگاه متناظر در پروتئین پیش بینی می شود. از این رو، تمام تغییرات از این نقطه نظر مورد بررسی قرار گرفتند. از طرفی، فراوانی تغییرات نسبت به طول ژن های ویروس و پروتئین های رمز شونده توسط آنها محاسبه شد. نتایج حکایت از آن داشت که پروتئین M حداقل تغییرپذیری و پروتئین ORF3a حد اکثر تغییرپذیری را دارند. میزان تغییرپذیری در ژن و پروتئین S و بخش های مختلف آن برابر با میانگین فراوانی تغییرات در ژن ها و پروتئین های مختلف بود. ادعا می شود که یک سری ریشه های آمینواسیدی در بخش S1 در اتصال پروتئین S با گیرنده اهمیت زیادی دارند. بررسی ما منجر به شناسایی هیچ تغییری در این ریشه های مهم نگردید. برخی از تغییرات به صورت متعدد مشاهده شدند و این موضوع احتمال همراهی برخی تغییرات و وجود هاپلوتایپ ها را مطرح نمود. یکی از تغییراتی که به صورت متعدد مشاهده شد موجب ایجاد تغییر اسید آمینه ای p.D614G در پروتئین S می گردد. نگاه اجمالی به همراهی دو به دوی تغییرات، فرضیه وجود هاپلوتایپ ها را تقویت نمود. به عبارتی، اگر یکی از این تغییرات در توالی ژنومی یک ویروس مشاهده می شد، احتمال مشاهده تغییر خاص دیگر در همان توالی بسیار زیاد بود. استفاده از نرم افزارهای بیوانفورماتیکی برای تشکیل شبکه ها و ترسیم درخت های فیلوژنی، وجود این گونه همراهی ها و صحت این ادعا را تایید نمود. در نهایت مشخص شد که 85 درصد از توالی های مورد ارزیابی در 13 گروه اصلی یا مادر (معرفی شده به عنوان H1-H13) قرار می گیرند. هر کدام از گروه ها با تغییرات مختص خود که با هم همراهی دارند تعریف می شوند. هر یک از این هاپلوتایپ های مادر دارای یک سری زیر-هاپلوتایپ ها می باشند. این به  آن معنی است که علاوه بر تغییرات گروه مادر، هر زیر-هاپلوتایپ یک یا تعداد بیشتری تغییر نوکلئوتیدی متمایز و مشخص دیگر نیز دارد. جالب آن است که برخی از گروه ها فقط مختص یک کشور یا منطقه خاص می بودند. همچنین برخی از گروه ها مدت کوتاهی پس از پیدایش در یک منطقه خاص، خود را به مناطق جغرافیایی دیگر نیز رسانده بودند. به طور کلی، توزیع هاپلوتیپها در انواع مناطق جغرافیایی دنیا متفاوت بود. یافته مهم این بررسی شناسایی تغییرات برچسب یا Tag می باشد. به علت منحصر بودن تغییرات در هر هاپلوتایپ، می توان انتظار داشت که با تعیین ژنوتیپ نوکلئوتیدهای موجود در جایگاه برچسب، بتوان هاپلوتایپ سوش های متفاوت را با درصد اطمینان بالایی ( %85 – %95) پیش بینی نمود. با توجه به هزینه های گزاف مربوط به توالی یابی کل ژنومی و محدودیت دسترسی به ابزارهای توالی یابی نسل جدید، رویکرد غربال نوکلئوتیدهای برچسب که نسبتا اسان و کم هزینه است، می تواند گزینه پرکاربرد و ارزشمندی باشد. بیش از 70 درصد از 2790 توالی مورد ارزیابی، در گروه های هاپلوتایپی H1، H2، و H3  قرار گرفتند. گروه H1، به عنوان فراوان ترین گروه در میان توالی های مورد بررسی، نخستین بار در اواسط فوریه در ایتالیا مشاهده شد و به دنبال آن به سرعت ابتدا در اروپا و سپس در سایر بخش های جهان منتشر گردید. تغییر مسئول p.D614G که در بالا به آن اشاره شد، به عنوان برچسب این گروه هاپلوتایپی شناخته می شود.
بررسی اخیر گروه ما بر روی 75000 توالی کامل و باکیفیت ویروسی توزیع شده در بازه های زمانی دو هفته ای (مربوط به ماه های جون تا اواسط نوامبر 2020) نشان می دهد که در حال حاضر تقریبا تمام سوش های ویروسی دنیا در گروه هاپلوتایپی H1 قرار می گیرند، و تفاوت صرفا در نحوه توزیع زیر-هاپلوتایپ های متفاوت گروه H1 در مناطق و کشورهای مختلف دنیا می باشد. به همین ترتیب، توزیع جغرافیایی زیر-هاپلوتایپ ها در مناطق مختلف جهان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که دو زیر-هاپلوتایپ H1a و H1b فراوان ترین زیر-هاپلوتایپ ها هستند و این موارد به همراه سه زیر-هاپلوتایپ دیگر (H1e، H1h، و هاپلوتایپ نوپدید H1r) تقریبا تمام توالی های چند ماه اخیر را در بر می گیرند. هاپلوتایپ H1r که نخستین بار توسط گروه تحقیقاتی ما شناسایی شد دارای هفت تغییر شاخص (علاوه بر چهار تغییر شاخص هاپلوتایپ H1) می باشد. هاپلوتایپ H1r که اصلا در توالی های سه ماه اول انتشار ویروس مشاهده نشده بود، اولین بار در یک نمونه اخذ شده در تابستان در اروپا شناسایی شد و بعد از آن به صورت چشمگیری در کشورهای اروپایی گسترش یافت. برای مثال، در دو هفته اول ماه سپتامبر، بیش از 90 درصد توالی های مربوط به اسپانیا و در دو هفته اول نوامبر، حدود 70 درصد از توالی های ثبت شده کشورهای منطقه بریتانیا به این زیرگروه تعلق داشتند. این ویروس با سوش معروف به "سوش انگلیسی" برابری ندارد، و از انتشار قابل توجهی نسبت به  آن سوش برخوردار است. نتایج مطالعه اول در مجله "Journal of Medical Virology" منتشر و نتایج مطالعه دوم در همین نشریه به صورت بر خط هم اکنون در دسترس است.
باید دانست که فراوانی بالای سوش های خاصی از ویروس لزوما به علت ویژگی های ژنوم آن ویروس نمی باشد. مسائل اجتماعی و میزان برخورد افراد آلوده با دیگران بسی اهمیت دارد. یقینا اغلب هزارها تغییر نوکلئوتیدی شناخته شده در ژنوم SARS-CoV-2 اهمیت بالینی یا پزشکی ندارند، هر چند می توانند ابزار مطالعه تکامل ویروس و طرح گسترش جغرافیایی آن باشند. ارتباط قوی بین مشخصات ژنتیکی سوشهای مختلف ویروس  و شدت علائم بیماری تا به حال شناخته نشده است. در ارتباط با واکسن ها، یادآوری می شود که پاسخ ایمنی که توسط واکسن ها تحریک می شود، عموما به واسطه جایگاه های متعددی در پروتئین ها صورت می گیرد و بعید است که تعداد محدود تغییر در ژنوم ویروس اثر همه اینها را خنثی کند. لذا، پیش بینی می شود که واکسن ها تاثیر قابل قبولی بر اغلب سوش های ویروسی داشته باشند. بدیهی است که مانند واکسن های توسعه یافته بر علیه آنفولانزا، تاثیرگذاری اینها بایستی با گذشت زمان رصد شود. علاوه بر واکسن، جامعه علمی پیگیر کشف دارو مناسب برای مقابله با این ویروس هست.  هم اکنون، با به کارگیری تغییرات یرچسب، مشغول شناسایی سوش های رایج آلوده کننده ایرانیان با روش های تجربی هستیم. بر لزوم تشکیل کنسرسیوم کرونا ایران (Iran Corona Consortium) تاکید شد تا اطلاعت به اشتراک گذاشته شود.                          

 

آدرس کوتاه :