वायरल जीनोटाइपिंग और फाइलोजेनेटिक्स

वायरल जीनोटाइपिंग और फाइलोजेनेटिक्स वायरस के अनुक्रम डेटा का उपयोग करके वायरस को जीनोटाइप या उपप्रकार में वर्गीकृत करते हैं और उनके विकासवादी और संचरण संबंधों का पुनर्निर्माण करते हैं। क्योंकि कई चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण वायरस तेजी से उत्परिवर्तित होते हैं, अनुक्रम-आधारित विश्लेषण उनकी विविधता, प्रसार और अनुकूलन को समझने के लिए एक केंद्रीय उपकरण है।

Definition

वायरल जीनोटाइपिंग एक वायरस को उसके अनुक्रम के आधार पर एक परिभाषित आनुवंशिक समूह (जीनोटाइप, उपप्रकार, या क्लेड) में असाइन करता है, जबकि वायरल फाइलोजेनेटिक्स वायरल अनुक्रमों से संबंधित विकासवादी वृक्ष का अनुमान लगाता है और इसका उपयोग उनकी उत्पत्ति, विविधीकरण और संचरण का अध्ययन करने के लिए करता है।

Scope

यह विषय अनुक्रम विश्लेषण द्वारा वायरस के जीनोटाइपिंग, वायरल अनुक्रमों को संबंधित करने के लिए उपयोग की जाने वाली फाइलोजेनेटिक विधियों और आणविक महामारी विज्ञान और संचरण-समूह विश्लेषण के लिए इन विधियों के अनुप्रयोग को शामिल करता है। इसे नैदानिक प्रबंधन सलाह के बजाय एक प्रयोगशाला और विश्लेषणात्मक संदर्भ विषय के रूप में तैयार किया गया है।

Core questions

• यह वायरल अनुक्रम किस जीनोटाइप या उपप्रकार का प्रतिनिधित्व करता है?
• नमूनाकृत वायरल अनुक्रम कैसे संबंधित हैं, और अनुमानित वृक्ष संचरण के बारे में क्या दर्शाता है?
• उत्परिवर्तन और चयन समय के साथ वायरल विविधता को कैसे आकार देते हैं?
• प्रश्न के लिए कौन सी अनुक्रमण गहराई और विश्लेषणात्मक विधि उपयुक्त है?

Key concepts

• वायरल जीनोटाइप, उपप्रकार और क्लेड
• अनुक्रम संरेखण
• फाइलोजेनेटिक वृक्ष अनुमान
• आणविक महामारी विज्ञान और संचरण समूह
• फाइलोडायनामिक्स
• सेंगर बनाम अगली पीढ़ी (गहरा) अनुक्रमण
• अल्पसंख्यक वेरिएंट और क्वासीस्पीशीज़

Mechanisms

जीनोटाइपिंग एक वायरल जीनोम के सभी या कुछ हिस्से को अनुक्रमित करने और एक आनुवंशिक समूह को असाइन करने के लिए संदर्भ अनुक्रमों से इसकी तुलना करने से शुरू होता है। संरेखित अनुक्रमों का उपयोग तब MEGA (कुमार एट अल., 2018) जैसे सॉफ्टवेयर में लागू दूरी-आधारित, अधिकतम-संभावना, या बायेसियन विधियों द्वारा एक फाइलोजेनेटिक वृक्ष का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। क्योंकि तेजी से विकसित होने वाले वायरस कम समय में मापने योग्य परिवर्तन जमा करते हैं, वृक्षों को महामारी कैसे बढ़ती और फैलती है, इसका अध्ययन करने के लिए नमूनाकरण तिथियों के साथ जोड़ा जा सकता है - फाइलोडायनामिक्स का क्षेत्र (पाइबस और रामबॉट, 2009)। संचरण-समूह उपकरण बड़े डेटासेट में संभावित रूप से जुड़े संक्रमणों की पहचान करने के लिए बारीकी से संबंधित अनुक्रमों को समूहित करते हैं (कोसाकोवस्की पॉन्ड एट अल., 2018)। अनुक्रमण गहराई मायने रखती है: अल्ट्रा-डीप अनुक्रमण अल्पसंख्यक वेरिएंट को प्रकट कर सकता है जो सेंगर अनुक्रमण से छूट जाते हैं, हालांकि दोनों दृष्टिकोण प्रमुख आबादी के लिए व्यापक रूप से सुसंगत हैं (ट्रैबौड एट अल., 2017)।

Clinical relevance

वायरल जीनोटाइपिंग और फाइलोजेनेटिक्स बताते हैं कि प्रयोगशालाएं वायरस को कैसे वर्गीकृत करती हैं और संचरण का पुनर्निर्माण कैसे करती हैं, निगरानी, प्रकोप जांच और जनसंख्या-स्तर प्रतिरोध निगरानी को सूचित करती हैं। यह विषय बताता है कि ऐसे साक्ष्य कैसे उत्पन्न होते हैं और यह व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Epidemiology

फाइलोजेनेटिक और फाइलोडायनामिक विश्लेषण वायरल आणविक महामारी विज्ञान के मुख्य तरीके हैं, जिनका उपयोग महामारियों की भौगोलिक उत्पत्ति और प्रसार का पता लगाने और आबादी के भीतर संचरण समूहों को चित्रित करने के लिए किया जाता है (पाइबस और रामबॉट, 2009; कोसाकोवस्की पॉन्ड एट अल., 2018)।

Evidence & guidelines

इस विषय में विश्लेषणात्मक अभ्यास फाइलोजेनेटिक अनुमान (कुमार एट अल., 2018) और संचरण विश्लेषण (कोसाकोवस्की पॉन्ड एट अल., 2018) के लिए स्थापित विधियों और सॉफ्टवेयर पर आधारित है। तुलनात्मक अध्ययन अनुक्रमण प्रौद्योगिकियों के बीच चयन को सूचित करते हैं (ट्रैबौड एट अल., 2017)। नैदानिक जीनोटाइपिंग परख के लिए रिपोर्टिंग मानक पेशेवर और नियामक निकायों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और यहां पुनरुत्पादित नहीं किए जाते हैं।

History

वायरल फाइलोजेनेटिक्स तब परिपक्व हुआ जब अनुक्रमण किफायती हो गया और आणविक डेटा से वृक्षों का अनुमान लगाने के लिए सांख्यिकीय मॉडल विकसित किए गए और सुलभ सॉफ्टवेयर में पैक किए गए (कुमार एट अल., 2018)। यह पहचान कि मापने योग्य रूप से विकसित होने वाले वायरस विकासवादी और महामारी विज्ञान की गतिशीलता के संयुक्त अनुमान की अनुमति देते हैं, ने फाइलोडायनामिक्स को जन्म दिया (पाइबस और रामबॉट, 2009), और उच्च-थ्रूपुट अनुक्रमण ने बाद में बड़े पैमाने पर संचरण-समूह विश्लेषण को सक्षम किया (कोसाकोवस्की पॉन्ड एट अल., 2018)।

Debates

जीनोटाइपिंग के लिए अनुक्रमण गहराई का चयन कैसे किया जाना चाहिए?

गहरा अनुक्रमण चिकित्सकीय और महामारी विज्ञान की दृष्टि से प्रासंगिक अल्पसंख्यक वेरिएंट का पता लगा सकता है जो सेंगर अनुक्रमण से छूट जाते हैं, लेकिन यह लागत और बायोइन्फॉर्मेटिक जटिलता को बढ़ाता है; तुलनाएं प्रमुख वेरिएंट के लिए व्यापक संगति दिखाती हैं, जिससे इष्टतम गहराई संदर्भ-निर्भर हो जाती है।

Seminal works

• pybus-2009
• kumar-2018
• kosakovsky-pond-2018

Frequently asked questions

जीनोटाइपिंग और फाइलोजेनेटिक्स में क्या अंतर है?

जीनोटाइपिंग एक एकल वायरस को एक पूर्वनिर्धारित आनुवंशिक श्रेणी में रखता है, जबकि फाइलोजेनेटिक्स कई वायरल अनुक्रमों के बीच विकासवादी संबंधों का पुनर्निर्माण करता है, जो बदले में जीनोटाइप असाइनमेंट और संचरण विश्लेषण को सूचित कर सकता है।

विशेष रूप से वायरस के लिए फाइलोजेनेटिक विधियां इतनी महत्वपूर्ण क्यों हैं?

कई वायरस एक प्रकोप के दौरान मापने योग्य आनुवंशिक परिवर्तन जमा करने के लिए पर्याप्त तेजी से विकसित होते हैं, इसलिए उनके अनुक्रमों में यह जानकारी होती है कि वे कैसे और कब फैलते हैं, जिसे धीमी गति से विकसित होने वाले जीव कम आसानी से प्रकट करते हैं।