[ad_1]

Rهفته گذشته که elife از کنار من گذشت وقتی فهمیدم ارائه دهنده مهد کودک دختر 2 ساله من اولین دوز واکسن Pfizer را دریافت کرده است. این باعث شد که او احساس زشتی بیش از آنچه که انتظار داشت احساس کند ، اما این یک چیز خوب بود که نشان می داد این واکسن سیستم ایمنی بدن او را تحریک می کند.

در حالی که من سپاسگزارم که واکسیناسیون وی خطر مواجهه با غلاف اجتماعی من را کاهش می دهد ، من در مورد انواع ژنتیکی جدید SARS-CoV-2 از انگلستان ، آفریقای جنوبی و برزیل مطالعه کردم. در یک کنفرانس مطبوعاتی اخیر ، آنتونی فاوسی ، مشاور ارشد رئیس جمهور بایدن ، گفت که واکسن های فعلی Pfizer و Moderna ، وقتی با جهش های جدید روبرو می شوند ، هنوز “بسیار بالاتر از حد بی نتیجه بودن” هستند. این اطمینان بخش است ، البته تا زمانی که فکر نکنید واکسن های مبارزه با جهش می توانند زیر خط اثربخشی قرار بگیرند. این تقصیر در طراحی واکسن نیست ، بلکه نتیجه طراحی طبیعت است. همانطور که ویروس به یافتن میزبان های انسانی جدید ادامه می دهد ، برای فرار از سیستم دفاعی ایمنی بدن ما به جهش هایی ادامه خواهد داد.

میشل نونزوایگ ، ایمونولوژیست از دانشگاه راکفلر گفت: “هرچه تعداد افراد بیشتر آلوده شود ، احتمال مشاهده گزینه های جدید بیشتر است.” نیویورک تایمز. “اگر به ویروس فرصتی بدهیم تا بدترین کار را انجام دهد ، این امر امکان پذیر خواهد بود.”

هر دو نوع ویروس کرونا در انگلستان و آفریقای جنوبی پتانسیل بالایی برای فرار دارند.

خوشبختانه ، دانشمندان در حال بررسی این پرونده هستند ، که بعد از آن بدترین ویروس می تواند بگیرد. یک تیم در انستیتوی فناوری ماساچوست ، که شامل یک مهندس بیولوژیک ، یک زیست شناس محاسباتی و یک ریاضیدان است ، روش جدیدی را برای پیش بینی جهش های SARS-CoV-2 برای فرار از سیستم ایمنی بدن انسان ابداع کرده است. تحقیقات آنها می تواند به تولیدکنندگان واکسن کمک کند تا یک گام جلوتر از تکامل بمانند و جهش های مرگبار را در معبر قطع کنند. در مقاله جدید منتشر شده در علوم پایه دانشمندان با عنوان فریبنده “یادگیری زبان ویروسی و فرار ویروسی” ، پلی امیدوارکننده را بین ایده های مربوط به زبان طبیعی ، مانند دستور زبان و معنا و چگونگی تکامل ویروس ها و باکتری ها ، و سایر موارد توضیح می دهند. بانی برگر ، یکی از نویسندگان روزنامه ، گفت: “ما در حال فهمیدن زبان زیست شناسی هستیم.”

برگر و نویسندگان همکار برایان برایسون و برایان هی اخیراً برای توضیح تحقیقات خود در Zoom به من پیوسته اند. کار آنها ناشی از خاردار – یا شاید باید بگویم “سنبله” – توانایی ویروس ها در جهش به روش هایی است که به آنها امکان می دهد از سیستم ایمنی بدن ما فرار کنند. از این گذشته ، پروتئین SARS-CoV-2 ، یک ماشین مولکولی چند منظوره ، به ویروس کمک می کند تا وارد سلول های ما شود. به عنوان گزارش این ماه در لانست خاطرنشان كرد كه نوعي كه اخيراً در انگلستان پديد آمده است ، كه “به سرعت در حال تهديد جهاني است” ، با “جهش هاي متعدد در پروتئين سنبله” مشخص مي شود. واکسن های Moderna و Pfizer با دادن دستورالعمل هایی به سلول های ما در مورد ساخت قطعه ای بی ضرر از پروتئین ویروس ، علیه SARS-CoV-2 کار می کنند. این اطلاعات سیستم ایمنی بدن ما را برای مبارزه موثر با ویروس تنظیم می کند. با این حال ، هنگامی که پروتئین تغییر می کند ، شناسایی و در نهایت خنثی سازی برای سیستم ایمنی بدن ما دشوارتر می شود.

برگر سرپرست گروه محاسبات و زیست شناسی در آزمایشگاه علوم رایانه ای و هوش مصنوعی MIT است. وی توضیح داد که جهش ها در زنجیره اصلی ووهان برای “تغییر معنایی” که “می تواند منجر به فرار شود” باید بررسی شود. تغییر معنایی یا تغییر معنایی در پروتئین به توالی اسیدهای آمینه آن برمی گردد که از یک سری قوانین پیروی می کنند. پروتئین یک زنجیره پلی پپتیدی از اسیدهای آمینه است ، حروفی با یک “الفبای” پروتئینی 20 کاراکتری که ساختار و هدف خاصی از پروتئین را رمزگذاری می کند. توالی این حروف ، که توسط پیوندهای پپتیدی به هم پیوند می خورند ، توسط DNA و RNA – یا در مورد SARS-CoV-2 ، RNA به تنهایی رونویسی و ترجمه می شوند. برای اینکه پروتئین ویروسی با موفقیت به سلولهای ما متصل شود ، توالی آن باید به نحو بپیوندد. هی ، نامزد دکترای آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی در MIT ، گفت: “ما آن را به عنوان یک دستور زبان بیولوژیکی تصور می کنیم.”

Sapolsky_TH-F1

هی گفت ، برای فرار از سلول ها برای جستجوی و از بین بردن سیستم ایمنی بدن ، باید ویروس پوشانده شود. که در علوم پایه، نویسندگان می نویسند ، “ما جهش های فرار را به عنوان مواردی شناسایی کرده ایم که عفونت ویروسی را حفظ می کنند اما ویروس را متفاوت از سیستم ایمنی بدن می کند ، شبیه تغییرات کلمه ای که دستور زبان یک جمله را حفظ می کند اما معنی آن را تغییر می دهد.” این بازنویسی هوشمندانه برگر ، تکامل کار است. وی گفت: “تکامل یک زبان است.” “زبان او در حال تکامل است زیرا انگلیسی با گذشت زمان در حال تکامل است. توالی پروتئین یا توالی اسید نوکلئیک با گذشت زمان تکامل می یابند. “

دانشمندان الگوریتم های یادگیری ماشینی را ایجاد کرده اند که در اصل برای کار با زبان های انسانی مانند انگلیسی برای شناسایی “کلمات” جدید در توالی پروتئین ویروس طراحی شده است. آنها می نویسند: “همان اصولی که برای آموزش مدل زبان در یک سری از کلمات انگلیسی به کار رفته است ، می تواند یک مدل زبانی را در توالی اسیدهای آمینه آموزش دهد.” به طور کلی ، هی گفت ، الگوریتم ها به عنوان مدل های تکمیل جمله مانند تصحیح آیفون گوگل و ویژگی های تکمیل خودکار کار می کنند.

اگر به ویروس فرصتی بدهیم تا بدترین کار را انجام دهد ، این کار انجام می شود.

آنها مدل زبان خود را بر روی 4172 توالی پروتئین گل محمدی آموزش دادند ، بسیار کمتر از امکان کار با پروتئین های مربوط به ویروس های دیگر ، که محققان همچنین مدل های زبانی را برای پیش بینی فرار ویروسی ایجاد کردند – 44851 توالی پروتئین در ویروس آنفلوانزای A و 57730 توالی پروتئین در ویروس HIV. آنها دریافتند که درجه صحت دستوری یک توالی پروتئین ، با توجه به مدل های زبانی آنها ، با وجود تناسب ویروسی “در همه سویه ها و در مطالعات بررسی جهش های تک یا ترکیبی” ، علیرغم این واقعیت که مدل های زبانی آنها “داده نشده است ، رابطه معنی داری دارد هرگونه اطلاعات صریح مربوط به تناسب اندام. “این نشان می دهد که” دستور زبان “جهش در واقع اطلاعات مربوط به میزان مناسب بودن این جهش را برای آلوده کردن انسان به دست می آورد. همچنین ، محققان گفتند ، این ابعاد درک دانشمندان از اینکه چگونه تغییر معنی می تواند هدف مخل پروتئین

برایسون عضو مسسه راگون در بیمارستان ماساچوست است و آزمایشگاه خود را در بخش مهندسی بیولوژیک MIT اداره می کند. وی اینگونه بیان کرد: “ما از نظر الگوی فکری درها را با CSCS باز کردیم.” CSCS به معنای جستجوی محدود برای تغییر معنایی است. وظیفه این است که به دنبال جهش در جهش پروتئین با گرامر بالا و تغییر معنایی بالا باشید. در واقع ، هیچ آنالوگ وجود ندارد که این امر را در بعضی از قسمت های متن انگلیسی مفید واقع کند. و این نکته است. برگر گفت: “قبل از این ، مردم فقط به دستور زبان انگلیسی یا معنای آن ، معناشناسی نگاه می کردند.” “اما به دنبال فرار – گرامر بالا و تغییر معنایی بالا – این کار را برای زبان انگلیسی انجام نمی دهید ، بنابراین ما با یک مدل جدید برای پردازش زبان طبیعی مواجه شدیم. پردازش زبان طبیعی حل یک مسئله بیولوژیکی را تحریک می کند. “

در آزمایشگاه برایسون ، دانشمندان اکنون می توانند با جهش هایی با پروتئین های پروتئینی آزمایش کنند. برایسون گفت: “ما می گوییم ، خوب ، ما می توانیم این را تولید كنیم.” “در مدل ما ، در صدک 98 قرار می گیرد.” این بدان معنی است که اگر توالی این جهش را با توالی های ویروسی کرونا که قبلا مشاهده شده مقایسه کنید ، در این صورت 98 درصد از توالی های ویروس کرونا که قبلا مشاهده شده اند ، از نظر معنایی پایین تر هستند ، همانطور که توسط مدل پیش بینی شده است. ، توسط جهش یافته برایسون گفت: “ما می بینیم که چقدر سلول ها را آلوده می کند.” “ما می توانیم بپرسیم ،” چقدر به گیرنده ACE2 متصل می شود؟ ” “- درب سلولی که پروتئین پروتئین برای ایجاد COVID-19 باز می شود -” در حضور آنتی بادی ها چقدر زنده می ماند؟ “اکنون ما کمی بیشتر درک کرده ایم که چگونه تغییرات معنایی با تمام خصوصیات بیولوژیکی عفونت ارتباط دارد. “

“دستور زبان” جهش در واقع اطلاعاتی را در مورد مناسب بودن این جهش برای آلوده سازی انسان به دست می آورد.

طبق مدل محققان ، هر دو مدل انگلیس و آفریقای جنوبی از توانایی بالایی برای فرار برخوردارند. دومی برای تغییر معنایی امتیاز بالاتری نسبت به مورد اول داشت. برگر گفت: “اینها ممکن است تمایل به فرار داشته باشند و مورد هدف واکسن قرار نگیرند ، اما این نیاز به آزمایش تجربی دارد.” “ما فقط پیش بینی های کمی می کنیم.”

من از دانشمندان پرسیدم که اگر Moderna و Pfizer در مورد این زبان فرار ویروسی اطلاعاتی داشته باشند ، چگونه تولید واکسن های فعلی ما متفاوت بوده است. برایسون گفت: “من فکر می کنم مدل ما بر اهمیت استفاده از کل سنبله به عنوان یک ایمونوژن تأکید دارد ، در مقابل اولویت قرار دادن مناطق خاصی از پروتئین بر مناطق دیگر.” او گفت که خوشحال است که بسیاری از پروژه های واکسن بر روی پروتئین با خوشه تمرکز دارند در رشد کامل ، که طبق مدل آنها حرکت خوبی است. در همین زمان ، برایسون هشدار داد ، “مدل ما قسمتهای خاصی از پروتئین را که دارای پتانسیل بالایی برای فرار هستند ، کمی می کند.”

با این حال ، برایسون گفت ، با این دانش ، شیمی دانان می توانند واکسن ها را تصفیه کنند تا توالی هایی را که احتمال فرار دارند ، هدف قرار دهند. “ما می توانیم بگوییم ، خوب ، حتی وقتی كه توالی های بیشتری پیدا می كنیم ، چگونه می توانیم به ایجاد استراتژی های جدید واكسن بپردازیم كه پاسخ ایمنی را روی آن منطقه خاص از پروتئین متمركز می كند؟” ، وی توضیح داد كه در رایانه ، او می تواند تولید كند جهش های جدید در سنبله ها و تعیین اینکه (برای استفاده از استعاره زبان) آیا معنی توالی پروتئین را تغییر می دهند یا خطرناک می شوند. بر اساس این مدل سازی ، برایسون گفت: “ما می توانیم ویروس شناسی عمیق ، ایمونولوژی ، اتصال آنتی بادی را انجام دهیم – همه این آزمایشات که به ما امکان می دهد این قطعات را مطالعه کنیم.”

این تیم به دنبال آن است که مدل خود را فراتر از توالی پروتئین ، به قلمروی کشف نشده ببرد. هی گفت: “این چارچوب مفهومی محدود به انتخاب سیستم ایمنی و فرار از سیستم ایمنی نیست ، بلکه می تواند به انواع مختلف فشارهای تکاملی تعمیم یابد.” “پروتئین ها برای حفظ تناسب اندام و عملکرد خود جهش پیدا می کنند. بنابراین می توانید از همان چارچوب برای درک مقاومت دارویی – به شیمی درمانی یا آنتی بیوتیک ها استفاده کنید. برایسون علاقه مند است درک کند که چگونه مدل آنها می تواند ژنوم های باکتری را تحت فشار دارو تجزیه و تحلیل کند. “شما می توانید تصور کنید که چگونه پروتئین های مالاریا نیز جهش های زیادی را برای جلوگیری از مصونیت متحمل می شوند.” در کجا می توانیم از آن استفاده کنیم ، و ما به همان سختی تلاش خواهیم کرد همانطور که می توانیم “

برایان گالاگر ویراستار همکار در است ناوتیلوس او را در توییتر دنبال کنید bsgallagher.

تصویر قلع: kora_sun / Shutterstock



[ad_2]

منبع: khabar-shoma.ir