新算法预测病毒的演变

时间：2021-10-05 12:24:57 来源：

使用族记树的分支作为参考，科学家团队开发了一种算法，可以预测诸如病毒或癌细胞等患有性生物的演变。

长期以来，预测生物体进化未来的预测被认为仅仅是猜测。与美国剑桥和圣巴巴拉的研究人员一起，Tübingen的Max Planck发育生物学研究所的科学家开发了一种算法，可以预测诸如病毒或癌细胞等患症状生物的演变。研究人员在A / H3N2流感病毒的历史发展中首次测试了该计划：回顾性地，该算法能够在大多数情况下以良好或非常好的准确度确定即将到来的季节病毒类型。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限于流感病毒 - 它甚至可以应用于预测艾滋病毒和诺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：使用系谱树的分支作为参考，它是生物体的生存能力 - 即它的生物学健身。钳工谱系具有更多的后代，这就是为什么他们的系谱树包括更多分支。因此，高度分支的分支代表预期在未来普遍存在的谱系。“预测进化是我们对进化的理解的最终考验，”来自Max Planck发展生物学研究所的Richard Neher说。这种预测也可以帮助科学家生产疫苗，以迅速发展诸如流感病毒的病原体。

该方法基于两个关键假设：有机体群在持续的方向选择下，并且由于突变而变化的待变化的小步骤。该算法然后需要输入的输入是源自有机体的各种谱系的遗传分析的基辅族树。

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。他们使用了一年的表面受体Haemagglutinin的遗传数据来重建该节目的基因树，然后用于预测即将到来的流感季节的最佳病毒谱系。“在所有案例的30％中，我们的算法能够确定明年带来优势类型的病毒类型。在此时间段内的19年中进行的16个，它对将在即将到来的季节传播的病毒类型进行了信息丰富的预测。这表明流感病毒的适应性主要是由突变的突变确定，瞬间具有小效果，而是随着时间的推移积累，“奈赫说。

廷宾登的研究人员还将A / H3N2的进化轨迹与2014年春季的研究人员发表的预测进行了比较。该算法使用流感病毒的长时间系列遗传数据，以预测即将到来的年份将在哪个病毒类型占主导地位，并且专为流感而设计。事实证明，来自Tübingen的方法使得具有类似的可靠性的预测，即使其底层算法要简单得多，并且可以应用于许多不同的生物。

将这种方法与病原体的扩展和传输的模型相结合可以进一步提高算法的预测力量。“我们的方法没有历史数据，不需要详细了解有机体的基因组如何影响其健身。这使得该方法更通用，因此它也可以应用于其他病毒类型以及细菌和癌细胞，“奈赫说。在下一步中，科学家们计划将其应用于Hi-和诺罗病程。

出版物：Richard A.Neher等，“预测系谱树木形状的演变，2014年11月11日的Elife; DOI：10.7554 / Elife.03568.

研究报告的PDF副本：从族谱树的形状预测进化

图像：丹尼尔PAQUET / FLICKR.com

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