تحلیل هوش مصنوعی از روند گسترش کویید 19

این مدل را که پژوهشگر ارشد گئووی وی[1]، استاد گروه ریاضیات و بیوشیمی و زیست‌سناسی مولکولی توسعه داده، ژنوتیپ کروناویروس حاد تنفسی 2 را از بیش از 20 هزار نمونه ژنوم ویروس تحلیل کرده است. این پژوهشگران جهش‌های پروتئین اسپایک (عامل اصلی تسهیل سرایت) را تحلیل کردند و به این نتیجه رسیدند که 5 مورد از 6 زیرگونه شناخته‌شده این ویروس مسری‌تر شده‌اند.
مانند هر ویروسی در این مورد هم بسیاری از جهش‌ها خوش خیم هستند و برای بیماران مبتلا هیج ریسکی ندارند یا ریسک کمی دارند. برخی از جهش‌ها حتی سرایت را کاهش می‌دهند، اما برخی به افزایش سرایت ویروس منجر می‌شوند.
وی و تیمش ماه‌هاست به مطالعه و تحلیل الگوها و مکان‌های جهش می‌پردازند و تغییرات ویروس را با نمونه ژنوم ویروس رسمی جمع‌آوری‌شده در ماه ژانویه مقایسه می‌کنند.
وی می‌گوید: «آگاهی از میزان سرایت کروناویروس حاد تنفسی 2 عاملی حیاتی در تعیین تمهیدات پیش‌گیرانه در برابر کووید 19 و بازگشایی اقتصاد جهانی است. پرسشی بسیار مهم این است که این جهش‌ها چه پیامدهایی برای انتقال، تشخیص، پیشگیری و درمان کووید 19 دارند.»
عفونت ویروسی زمانی اتفاق می‌افتد که پروتئین اسپایک با یک گیرنده سلولی میزبان انسانی به نام آنزیم ۲ مبدل آنژیوتانسین[2] برخورد می‌کند. دانشمندان در مورد این آنزیم نگران مفهومی به نام «تمایل اتصال» یا قدرت فعل و انفعال اتصال بین پروتئین اسپایک و گیرنده انسانی در طول مرحله ابتدایی عفونت هستند.
وی می‌گوید: «اگر تمایل اتصال افزایش یابد، میزان سرایت ویروس هم افزایش می‌یابد. در حال حاضر بیش از 50 جهش در سطح اتصال روی دومین متصل‌شونده به گیرنده پروتئین‌های اسپایک کشف شده که 194 مکان جهش بالقوه دارد.»
مدل یادگیری ماشین وی که شبکه عصبی پیشرفته‌ای است، بیش از 8 هزار فعل و انفعال پروتئینی را تحلیل کرده تا اثر جهش‌های شناخته‌شده کنونی را روی تمایل اتصال پروتئین اسپایک کروناویروس حاد تنفسی 2 برآورد کند. نتیجه که حاکی از افزایش تمایل اتصال در 5 مورد از 6 زیرگونه شناخته‌شده این ویروس است، همچنین نشان می‌دهد که میزان سرایت احتمالا در نتیجه جهش‌ها افزایش یافته است.
وی و تیمش که نگران جهش‌های بیشتر بودند، مدل‌شان را برای پیش‌بینی آینده آماده کردند.
وی می‌گوید: «بسیار مهم است که بدانیم زیرگونه‌های آینده کروناویروس حاد تنفسی 2 خطری حتمی برای سلامت عمومی محسوب می‌شوند یا خیر. بدین منظور همه 3686 جهش آینده در این 194 مکان جهش بالقوه روی دومین متصل‌شونده به گیرنده را به‌صورت قاعده‌مند غربال‌گری کردیم.»
مدل وی پیش‌بینی می‌کند که احتمال زیادی وجود دارد که چند باقیمانده روی موتیف متصل‌شونده به گیرنده (بخش سازنده‌ای از دومین متصل‌شونده به گیرنده) به گونه‌های مسری‌تری از کووید 19 جهش یابند.
او هشدار می‌دهد که اگرچه پیش‌بینی‌های مبتنی بر هوش مصنوعی با یافته‌های تجربی در دسترس همخوانی دارند، هنوز به بررسی‌های بیشتری نیاز داریم تا آثار جهش‌ها بر سرایت کووید 19 را کاملا درک کنیم که مسئله‌ای حیاتی در واکنش سازمان‌های سلامت عمومی به کووید 19 است.
وی و تیمش در بخش دیگری از پژوهش‌شان پیش‌بینی می‌کنند که کروناویروس جدیدی که در سراسر دنیا شیوع پیدا کرده از ویروس سارس اولیه کشف‌شده در سال 2003 کمی مسری‌تر است.
وی می‌گوید این نتایج با نتایج مطالعه دیگری که پژوهشگران موسسه پژوهشی اسکریپس[3] در فلوریدا منتشر کردند، هم‌سو است. این مطالعه جهش‌های پروتئین اسپایک را در محیط آزمایشگاهی بررسی کرد و به این نتیجه رسید که این ویروس به نحوی جهش می‌یابد که میزان سرایت آن را افزایش می دهد.
مقاله وی و تیمش را می‌توانید با عنوان «هم‌سو با بیشتر پژوهش‌های منتشرشده در مورد کووید 19 و کروناویروس حاد تنفسی 2، جهش‌ها سرایت این ویروس را افزایش داده‌اند»[4] در مرکز بایگانی نسخه‌های پیش از انتشار «ArXiv» مشاهده کنید.

تهیه شده در گروه علوم و فناوری‌های نوین پژوهشگاه فضای مجازی