新算法预测病毒的演变

作者:南郭闱

使用谱系树的分支作为参考,一组科学家开发了一种算法,可以预测病毒或癌细胞等无性生物的进化。很长一段时间,预测生物进化未来的预测被认为仅仅是推测。与来自美国剑桥和圣巴巴拉的研究人员一起,蒂宾根马克斯普朗克发育生物学研究所的科学家开发出一种算法,可以预测病毒或癌细胞等无性生物的进化。研究人员首次对A / H3N2流感病毒的历史发展进行了测试:回顾性地,该算法能够在大多数情况下确定即将到来的季节的病毒类型具有良好或非常好的准确性。在不久的将来,将这种方法与其他方法相结合可以进一步提高预后的准确性。此外,研究人员开发的方法不仅限于流感病毒 - 它甚至可以用于预测HIV和诺如病毒以及癌细胞的发展。国际团队开发的算法基于一个简单的想法:使用谱系树的分支作为参考,它推断出生物体的存活能力 - 即其生物适应性。 Fitter谱系有更多的后代,这就是为什么他们的谱系树包含更多的分支。因此,高度分支的分支代表了预计将来占优势的谱系。 “预测进化是我们理解进化的最终考验,”Max Planck发育生物学研究所的Richard Neher说。此类预测还可以帮助科学家生产针对快速发展的病原体(如流感病毒)的疫苗。该方法基于两个关键假设:生物群体处于持续的方向选择,并且个体的适应性由于突变而以小步骤变化。算法所需的输入是来自生物体各种谱系的遗传分析的谱系树。验证测试已经证明了这种方法的可靠性。研究人员对1995年至2013年在亚洲和北美发生的A / H3N2流感病毒的发展进行了测试。他们使用表面受体血细胞凝集素1年的遗传数据重建了一个谱系树,该程序随后用于预测即将到来的流感季节最适合的病毒血统。 “在所有病例的30%中,我们的算法能够确定明年会带来主导类型的病毒类型。在这段时间内分析的19年中的16年中,它对即将到来的季节流传的病毒类型进行了信息性预测。这表明流感病毒的适应性主要取决于突变,这些突变个别影响很小但随着时间累积,“Neher说。图宾根的研究人员还将A / H3N2的进化轨迹与2014年春季科隆和纽约研究人员发表的预测进行了比较。该算法利用流感病毒的长时间序列遗传数据来预测哪种病毒类型将占主导地位。在即将到来的一年里,专为流感而设计。事实证明,来自蒂宾根的方法使得具有相似可靠性的预测,即使其基础算法更简单并且可以应用于许多不同的生物体。将这种方法与病原体的传播和传播模型相结合,可以进一步提高算法的预测能力。 “我们的方法在没有历史数据的情况下工作,并且不需要详细了解生物体的基因组如何影响其适应性。这使得该方法更加通用,因此它也可以应用于其他病毒类型以及细菌和癌细胞,“Neher说。下一步,科学家计划将其应用于HI-和诺如病毒。出版物:Richard A. Neher,等人,“预测从谱系树的形态演变”,eLife,2014年11月11日; DOI:10.7554 / eLife.03568 PDF研究复制:预测从谱系树形状的演变来源:马克斯普朗克研究所图片:....