計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)艾滋病毒的傳播
在最近發(fā)表在“自然微生物學(xué)”雜志上的一項(xiàng)研究中,洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員表明,計(jì)算機(jī)模擬可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)艾滋病病毒在人群中的傳播,這有助于預(yù)防這種疾病。
模擬結(jié)果與從Los Alamos開(kāi)發(fā)和維護(hù)的全球公共HIV數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的實(shí)際DNA數(shù)據(jù)一致。該檔案館已發(fā)布超過(guò)840,000份用于科學(xué)研究的HIV序列。
“我們尋找了我們?cè)谀M中看到的特殊遺傳模式,我們可以確認(rèn)這些模式也適用于覆蓋整個(gè)流行病的真實(shí)數(shù)據(jù),”Los Alamos的計(jì)算生物學(xué)家,該研究的第一作者Thomas Leitner說(shuō)。
Leitner指出,HIV以這種方式進(jìn)行研究特別有意義,因?yàn)椴《驹诿總€(gè)受感染的個(gè)體內(nèi)迅速且不斷地發(fā)生變異。其代碼中不斷變化的“遺傳特征”為研究人員在確定感染的起源和時(shí)間框架時(shí)可以遵循的路徑提供了一條路徑,現(xiàn)在證明計(jì)算機(jī)模擬能夠成功地跟蹤和預(yù)測(cè)病毒在人群中的移動(dòng)。
該病毒的快速突變能力對(duì)于流行病學(xué)的調(diào)查是有用的,但也是使其難以用疫苗解決的特征之一。
Leitner和Ethan Romero-Severson,該研究的共同作者和洛斯阿拉莫斯理論生物學(xué)家,使用系統(tǒng)發(fā)育方法,檢查病毒遺傳密碼的進(jìn)化關(guān)系,以評(píng)估HIV的傳播方式。他們發(fā)現(xiàn)某些系統(tǒng)發(fā)育的“家譜”模式與來(lái)自955對(duì)人群的DNA數(shù)據(jù)相關(guān),其中病毒的發(fā)送者和接收者是已知的。
作者寫(xiě)道:“根據(jù)流行病學(xué)信息,例如伴侶研究,母嬰傳播,通過(guò)接觸者追蹤確定的對(duì),以及刑事案件,這些艾滋病病毒傳播已知。”
該研究的強(qiáng)勁結(jié)果促成了與科羅拉多州和密歇根州衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的合作。研究人員計(jì)劃開(kāi)發(fā)公共衛(wèi)生計(jì)算工具,以幫助各機(jī)構(gòu)跟蹤疾病并為有針對(duì)性的預(yù)防活動(dòng)分配資源。“我們希望這些工具將有助于阻止未來(lái)的新感染,”萊特納說(shuō)。
Leitner說(shuō),最先進(jìn)的建模工具也可用于預(yù)測(cè)其他快速發(fā)展的傳染病的模式。
洛斯阿拉莫斯在遺傳數(shù)據(jù)分析方面有著悠久的歷史,1979年成為原始GenBank項(xiàng)目的遺址,當(dāng)時(shí)稱為L(zhǎng)os Alamos序列數(shù)據(jù)庫(kù),由理論生物學(xué)和生物物理學(xué)小組的Walter Goad建立。
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