الأنماط الجينية الفيروسية وعلم الوراثة العرقي
تستخدم الأنماط الجينية الفيروسية وعلم الوراثة العرقي بيانات التسلسل الفيروسي لتصنيف الفيروسات إلى أنماط جينية أو أنماط فرعية ولإعادة بناء علاقاتها التطورية والانتقالية. نظرًا لأن العديد من الفيروسات المهمة سريريًا تتحور بسرعة، فإن التحليل القائم على التسلسل يعد أداة مركزية لفهم تنوعها وانتشارها وتكيفها.
Definition
يُخصص تحديد النمط الجيني الفيروسي الفيروس لمجموعة جينية محددة (نمط جيني، نمط فرعي، أو سلالة) بناءً على تسلسله، بينما يستنتج علم الوراثة العرقي الفيروسي الشجرة التطورية التي تربط التسلسلات الفيروسية ويستخدمها لدراسة أصولها وتنوعها وانتقالها.
Scope
يغطي هذا الموضوع تحديد الأنماط الجينية للفيروسات عن طريق تحليل التسلسل، والأساليب الوراثية العرقية المستخدمة لربط التسلسلات الفيروسية، وتطبيق هذه الأساليب على الوبائيات الجزيئية وتحليل مجموعات الانتقال. يتم تأطيره كموضوع مرجعي مخبري وتحليلي بدلاً من كونه نصيحة للإدارة السريرية.
Core questions
- أي نمط جيني أو نمط فرعي يمثله هذا التسلسل الفيروسي؟
- كيف ترتبط التسلسلات الفيروسية المأخوذة، وماذا تعني الشجرة المستنتجة بشأن الانتقال؟
- كيف يشكل الطفرة والانتقاء التنوع الفيروسي بمرور الوقت؟
- ما هو عمق التسلسل والأسلوب التحليلي المناسب للسؤال؟
Key concepts
- النمط الجيني الفيروسي، النمط الفرعي، والسلالة
- محاذاة التسلسل
- استنتاج الشجرة الوراثية العرقية
- الوبائيات الجزيئية ومجموعات الانتقال
- الديناميكا الوراثية
- تسلسل سانجر مقابل تسلسل الجيل التالي (العميق)
- المتغيرات الأقلية والأنواع الشبه فيروسية
Mechanisms
يبدأ تحديد النمط الجيني بتسلسل كل أو جزء من الجينوم الفيروسي ومقارنته بالتسلسلات المرجعية لتحديد مجموعة جينية. ثم تُستخدم التسلسلات المتراصفة لاستنتاج شجرة وراثية عرقية بواسطة طرق قائمة على المسافة، أو الاحتمالية القصوى، أو بايزي، والتي تُطبق في برامج مثل MEGA (Kumar et al., 2018). نظرًا لأن الفيروسات سريعة التطور تُراكم تغييرات قابلة للقياس خلال فترات قصيرة، يمكن دمج الأشجار مع تواريخ أخذ العينات لدراسة كيفية نمو الأوبئة وانتشارها — وهو مجال الديناميكا الوراثية (Pybus & Rambaut, 2009). تُجمع أدوات مجموعات الانتقال التسلسلات وثيقة الصلة لتحديد العدوى المحتملة المرتبطة في مجموعات البيانات الكبيرة (Kosakovsky Pond et al., 2018). يُعد عمق التسلسل مهمًا: يمكن أن يكشف التسلسل فائق العمق عن المتغيرات الأقلية التي يفوتها تسلسل سانجر، على الرغم من أن النهجين متفقان بشكل عام بالنسبة للمجموعات السائدة (Trabaud et al., 2017).
Clinical relevance
تصف الأنماط الجينية الفيروسية وعلم الوراثة العرقي كيفية تصنيف المختبرات للفيروسات وإعادة بناء الانتقال، مما يُفيد المراقبة، والتحقيق في تفشي الأمراض، ورصد المقاومة على مستوى السكان. يشرح الموضوع كيفية توليد هذه الأدلة وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.
Epidemiology
تُعد التحليلات الوراثية العرقية والديناميكية الوراثية طرقًا أساسية في الوبائيات الجزيئية الفيروسية، وتُستخدم لتتبع الأصل الجغرافي وانتشار الأوبئة ولتحديد مجموعات الانتقال داخل السكان (Pybus & Rambaut, 2009; Kosakovsky Pond et al., 2018).
Evidence & guidelines
تستند الممارسة التحليلية في هذا الموضوع إلى الأساليب والبرامج الراسخة للاستدلال الوراثي العرقي (Kumar et al., 2018) وتحليل الانتقال (Kosakovsky Pond et al., 2018). تُفيد الدراسات المقارنة في اختيار تقنيات التسلسل (Trabaud et al., 2017). تُحدد الهيئات المهنية والتنظيمية معايير الإبلاغ عن فحوصات تحديد الأنماط الجينية السريرية ولا تُستنسخ هنا.
History
نضج علم الوراثة العرقي الفيروسي مع تزايد تكلفة التسلسل وتطوير النماذج الإحصائية لاستنتاج الأشجار من البيانات الجزيئية وتعبئتها في برامج سهلة الاستخدام (Kumar et al., 2018). أدى الإدراك بأن الفيروسات المتطورة بشكل قابل للقياس تسمح بالاستدلال المشترك على الديناميكيات التطورية والوبائية إلى ظهور الديناميكا الوراثية (Pybus & Rambaut, 2009)، ومكّن التسلسل عالي الإنتاجية لاحقًا من تحليل مجموعات الانتقال على نطاق واسع (Kosakovsky Pond et al., 2018).
Debates
- كيف ينبغي اختيار عمق التسلسل لتحديد الأنماط الجينية؟
- يمكن للتسلسل العميق اكتشاف المتغيرات الأقلية ذات الصلة سريريًا ووبائيًا التي يفوتها تسلسل سانجر، ولكنه يزيد التكلفة والتعقيد المعلوماتي الحيوي؛ تُظهر المقارنات توافقًا واسعًا للمتغيرات السائدة، مما يجعل العمق الأمثل يعتمد على السياق.
Related topics
Seminal works
- pybus-2009
- kumar-2018
- kosakovsky-pond-2018
Frequently asked questions
- ما الفرق بين تحديد الأنماط الجينية وعلم الوراثة العرقي؟
- يضع تحديد الأنماط الجينية فيروسًا واحدًا ضمن فئة جينية محددة مسبقًا، بينما يعيد علم الوراثة العرقي بناء العلاقات التطورية بين العديد من التسلسلات الفيروسية، والتي يمكن بدورها أن تُفيد في تحديد النمط الجيني وتحليل الانتقال.
- لماذا تُعد الأساليب الوراثية العرقية مهمة جدًا للفيروسات على وجه التحديد؟
- تتطور العديد من الفيروسات بسرعة كافية لتراكم تغيير جيني قابل للقياس أثناء تفشي المرض، لذا فإن تسلسلاتها تحمل معلومات حول كيفية ومتى تنتشر، وهو ما تكشفه الكائنات الأبطأ تطورًا بصعوبة أقل.