Viral Genotipleme ve Filogenetik
Viral genotipleme ve filogenetik, virüsleri genotip veya alt tiplere ayırmak ve evrimsel ve bulaşma ilişkilerini yeniden yapılandırmak için viral dizi verilerini kullanmaktadır. Klinik açıdan önemli birçok virüs hızla mutasyona uğradığından, dizi tabanlı analizler virüslerin çeşitliliğini, yayılımını ve adaptasyonunu anlamak için merkezi bir araç olarak kabul edilmektedir.
Tanım
Viral genotipleme, bir virüsü dizisine dayanarak tanımlanmış genetik bir gruba (genotip, alt tip veya klad) atarken, viral filogenetik viral dizileri ilişkilendiren evrimsel ağacı çıkarır ve bunu virüslerin kökenlerini, çeşitlenmesini ve bulaşmasını incelemek için kullanmaktadır.
Kapsam
Bu konu, virüslerin dizi analizi ile genotiplenmesini, viral dizileri ilişkilendirmek için kullanılan filogenetik yöntemleri ve bu yöntemlerin moleküler epidemiyoloji ve bulaşma kümesi analizine uygulanmasını kapsamaktadır. Konu, klinik yönetim tavsiyesi olmaktan ziyade, bir laboratuvar ve analitik referans konusu olarak ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Bu viral dizi hangi genotipi veya alt tipi temsil etmektedir?
- Örneklenen viral diziler nasıl ilişkilidir ve çıkarılan ağaç bulaşma hakkında ne ima etmektedir?
- Mutasyon ve seçilim zamanla viral çeşitliliği nasıl şekillendirmektedir?
- Hangi dizileme derinliği ve analitik yöntem soruya uygun düşmektedir?
Anahtar kavramlar
- Viral genotip, alt tip ve klad
- Dizi hizalama
- Filogenetik ağaç çıkarımı
- Moleküler epidemiyoloji ve bulaşma kümeleri
- Filodinamik
- Sanger ve yeni nesil (derin) dizileme
- Azınlık varyantları ve kuazitürler
Mekanizmalar
Genotipleme, viral genomun tamamının veya bir kısmının dizilenmesi ve genetik bir grup atamak için referans dizilerle karşılaştırılmasıyla başlamaktadır. Hizalanmış diziler daha sonra MEGA (Kumar ve ark., 2018) gibi yazılımlarda uygulanan mesafe tabanlı, maksimum olabilirlik veya Bayes yöntemleriyle bir filogenetik ağaç çıkarmak için kullanılmaktadır. Hızla evrimleşen virüsler kısa sürelerde ölçülebilir değişiklikler biriktirdiğinden, salgınların nasıl büyüdüğünü ve yayıldığını incelemek için ağaçlar örnekleme tarihleriyle birleştirilebilmektedir — bu alan filodinamik (Pybus ve Rambaut, 2009) olarak adlandırılmaktadır. Bulaşma kümesi araçları, büyük veri kümelerinde olası bağlantılı enfeksiyonları tanımlamak için yakından ilişkili dizileri gruplandırmaktadır (Kosakovsky Pond ve ark., 2018). Dizileme derinliği önemlidir: ultra-derin dizileme, Sanger dizilemenin gözden kaçırdığı azınlık varyantlarını ortaya çıkarabilmektedir, ancak iki yaklaşım baskın popülasyonlar için genellikle uyumlu sonuçlar vermektedir (Trabaud ve ark., 2017).
Klinik önem
Viral genotipleme ve filogenetik, laboratuvarların virüsleri nasıl sınıflandırdığını ve bulaşmayı nasıl yeniden yapılandırdığını açıklayarak sürveyans, salgın araştırması ve popülasyon düzeyinde direnç izlemesine bilgi sağlamaktadır. Bu konu, bu tür kanıtların nasıl üretildiğini açıklamaktadır ve bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Epidemiyoloji
Filogenetik ve filodinamik analizler, viral moleküler epidemiyolojinin temel yöntemleri olup, salgınların coğrafi kökenini ve yayılımını izlemek ve popülasyonlar içindeki bulaşma kümelerini belirlemek için kullanılmaktadır (Pybus ve Rambaut, 2009; Kosakovsky Pond ve ark., 2018).
Kanıt ve kılavuzlar
Bu konudaki analitik uygulamalar, filogenetik çıkarım (Kumar ve ark., 2018) ve bulaşma analizi (Kosakovsky Pond ve ark., 2018) için yerleşik yöntemlere ve yazılımlara dayanmaktadır. Karşılaştırmalı çalışmalar, dizileme teknolojileri arasındaki seçimi bilgilendirmektedir (Trabaud ve ark., 2017). Klinik genotipleme testleri için raporlama standartları profesyonel ve düzenleyici kurumlar tarafından belirlenmekte olup burada tekrar edilmemektedir.
Tarihçe
Viral filogenetik, dizilemenin uygun fiyatlı hale gelmesi ve moleküler verilerden ağaçları çıkarmak için istatistiksel modellerin geliştirilip erişilebilir yazılımlara dönüştürülmesiyle olgunlaşmıştır (Kumar ve ark., 2018). Ölçülebilir şekilde evrimleşen virüslerin evrimsel ve epidemiyolojik dinamiklerin ortak çıkarımına olanak tanıdığının fark edilmesi filodinamik (Pybus ve Rambaut, 2009) alanını ortaya çıkarmış, yüksek verimli dizileme ise daha sonra büyük ölçekli bulaşma kümesi analizini (Kosakovsky Pond ve ark., 2018) mümkün kılmıştır.
Tartışmalar
- Genotipleme için dizileme derinliği nasıl seçilmelidir?
- Derin dizileme, Sanger dizilemenin gözden kaçırdığı klinik ve epidemiyolojik açıdan ilgili azınlık varyantlarını tespit edebilmektedir, ancak maliyet ve biyoinformatik karmaşıklık eklemektedir; karşılaştırmalar baskın varyantlar için geniş bir uyum göstermekte olup, optimal derinliğin bağlama bağlı olduğunu ortaya koymaktadır.
İlgili konular
Temel eserler
- pybus-2009
- kumar-2018
- kosakovsky-pond-2018
Sıkça sorulan sorular
- Genotipleme ve filogenetik arasındaki fark nedir?
- Genotipleme, tek bir virüsü önceden tanımlanmış genetik bir kategoriye yerleştirirken, filogenetik birçok viral dizi arasındaki evrimsel ilişkileri yeniden yapılandırmaktadır; bu da genotip ataması ve bulaşma analizine bilgi sağlayabilmektedir.
- Filogenetik yöntemler virüsler için neden bu kadar önemlidir?
- Birçok virüs, bir salgın sırasında ölçülebilir genetik değişiklik biriktirecek kadar hızlı evrimleşmektedir, bu nedenle dizileri, nasıl ve ne zaman yayıldıkları hakkında bilgi taşımaktadır; daha yavaş evrimleşen organizmalar bu bilgiyi daha az kolaylıkla ortaya koymaktadır.