ఓ! ఆ వేరియంట్‌లు

మ్యుటేషన్స్, వేరియంట్‌లు, సీక్వెన్సింగ్‌పై ఒక ప్రైమర్.

-అను ఆచార్య, మ్యాప్‌మైజీనోమ్

20 సంవత్సరాల క్రితం, నేను జన్యుశాస్త్ర ప్రపంచంలోకి ఆకస్మికంగా ప్రవేశించినప్పుడు, దాని పదజాలం చిన్న జన్యు విశ్వానికి మాత్రమే పరిమితం చేయబడింది, అక్కడ నేను అభివృద్ధి చెందడం చూశాను. బయటి ప్రపంచానికి అది ఆసక్తికరమైన విషయమని తెలుసు, దాని గురించి ఎప్పుడూ పెద్దగా తెలుసుకోవాల్సిన అవసరం లేదు. సంవత్సరాలుగా, DNA టెస్టింగ్, సీక్వెన్సింగ్‌కు సంబంధించి ప్రజల్లో అవగాహన పెరిగింది, ఎందుకంటే పరీక్షలు రోగులకు, వైద్యులకు, వినియోగదారులకు అందుబాటులోకి వచ్చాయి. అయితే, సీక్వెన్సింగ్ పదజాలం, జీనోమ్ సీక్వెన్సింగ్, RT-PCR, ఇంకా అనేక విషయాలలో అవగాహన పరంగా ఇంతటి గొప్ప విస్ఫోటనాన్ని ప్రపంచం ఇంతకు ముందు ఎన్నడూ చూడలేదు. కొందరు స్నేహితులతో మాట్లాడిన తర్వాత, ఆన్‌లైన్‌లో కొన్ని వ్యాఖ్యలు చదివిన తర్వాత, ఉపయోగించే పదాలను సరళీకృతం చేస్తే మరింత బాగా అర్థం చేసుకోవచ్చని నేను భావించాను.

గత సంవత్సరం ఏప్రిల్‌లో, సీక్వెన్సింగ్ (సీక్వెన్స్!, సీక్వెన్స్!, సీక్వెన్స్!)పై ఒక బ్లాగ్ రాశాను, వైరస్‌లో మ్యుటేషన్‌లు సంభవిస్తున్నాయో లేదో అర్థం చేసుకోవడానికి భారతదేశం మరింత సీక్వెన్స్ చేయాలని కోరాను, ఎందుకంటే ఇది టెస్టింగ్, వ్యాక్సిన్‌లు, డ్రగ్స్‌తో సహా అనేక విషయాలపై ప్రభావం చూపుతుంది, తద్వారా ప్రజారోగ్య విధానాన్ని కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది.

ఈ సంవత్సరం డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ బయోటెక్నాలజీ INSACOGని సృష్టించింది, భారతదేశంలో మరిన్ని నమూనాలను సీక్వెన్స్ చేయడానికి. భారతదేశానికి లభించే పాజిటివ్ నమూనాలలో 5% ఆ లక్ష్యం. ప్రపంచంలో అత్యధికంగా సీక్వెన్స్ చేయబడిన దేశం (UK) సుమారు 10% కేసులను సీక్వెన్స్ చేస్తుంది కాబట్టి అది అద్భుతమైన లక్ష్యం. USA సుమారు 2% సీక్వెన్స్ చేస్తుంది. విషయాలను దృష్టిలో ఉంచుకుంటే, మనం పాజిటివ్ అని తేలిన వారిలో సుమారు 20,000 వైరల్ నమూనాలను మాత్రమే సీక్వెన్స్ చేశాము. దీనిని అపారంగా విస్తరించే ప్రణాళిక ఉంది. మనం మరిన్ని వేరియంట్‌లను ఆశించవచ్చో లేదో, అవి ఏవైనా వ్యాక్సిన్‌లు, సంక్రమణ రేటు, డ్రగ్స్, RT PCR పరీక్షలను ప్రభావితం చేస్తాయో లేదో అర్థం చేసుకోవడానికి ఇది నిజంగా సహాయపడుతుంది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా జీనోమ్‌ల సీక్వెన్సులను అర్థం చేసుకోవడం వలన మనకు మూలం, ప్రసారం, జన్యు వైవిధ్యం, వ్యాప్తి డైనమిక్స్ గురించి కూడా మంచి దృక్పథం లభిస్తుంది.

ఇది వైరస్‌కు, హోస్ట్‌కు (ఈ సందర్భంలో మానవుడు) మధ్య జరిగే పరిణామపరమైన ఆట. వైరస్ దృక్పథం నుండి, దాని మనుగడ ఎక్కువ మందిని సంక్రమించడంపై, డ్రగ్స్‌ను, మానవులు సృష్టించే వ్యాక్సిన్‌ల ద్వారా అభివృద్ధి చెందుతున్న రోగనిరోధక జ్ఞాపకశక్తిని తప్పించుకోవడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అది హోస్ట్‌లో ఎంత ఎక్కువ కాలం ఉంటే, ఎంత ఎక్కువ హోస్ట్‌లను సంక్రమిస్తే, పునరుత్పత్తికి, ఆ ప్రక్రియలో లోపాలకు, మ్యుటేషన్‌లకు దారితీసే అవకాశాలు అంత ఎక్కువ. వైరస్ సంక్రమించే, వ్యాప్తి చెందే, లేదా తీవ్రమైన వ్యాధిని కలిగించే సామర్థ్యంలో మార్పు ఉన్నప్పుడు అనేక మ్యుటేషన్‌లు ఒక వేరియంట్‌కు దారితీస్తాయి. వైరస్‌ను అసమర్థంగా చేసే మ్యుటేషన్‌లు అధ్యయనం చేయబడవు, ఎందుకంటే మనం సాధారణంగా అది సంక్రమించే హోస్ట్‌లో వైరస్ కోసం చూస్తాము.

కొత్త డ్రగ్స్, వ్యాక్సిన్‌లు పునరుత్పత్తిని ఆపడానికి ప్రయత్నిస్తుండగా, వైరస్ తన వృద్ధి పథాన్ని కొనసాగించడానికి మార్గాలను కనుగొనవలసి ఉంటుంది, తద్వారా మ్యుటేట్ చేయబడిన వెర్షన్‌లు ఉద్భవిస్తాయి. వైరస్‌కు, మానవునికి మధ్య జరిగే యుద్ధంలో, నివారణే చికిత్స. మనం తక్కువ వ్యవధిలో పెద్ద సంఖ్యలో ప్రజలకు వ్యాక్సినేషన్ చేస్తే, అంత త్వరగా గెలవగలం. ఈ ప్రక్రియలో, మాస్కింగ్, ఇతర పరిశుభ్రత చర్యలతో సహా ఇతర నివారణ చర్యలను ప్రపంచ మానవ సమాజం తీసుకుంటుందని మనం నిర్ధారించుకోవాలి.

కాబట్టి, జన్యు సీక్వెన్సింగ్ గురించి ఎందుకు హడావిడి జరుగుతోంది, దేశాలతో ముడిపడి ఉన్న ఈ వేరియంట్‌లు ప్రజలను ఎందుకు భావోద్వేగానికి గురిచేస్తున్నాయి?

చాలా మంది ఇప్పుడు టీవీలో, వార్తాపత్రికలలో మొదలైన వాటిలో చూపించే బంతి వంటి నిర్మాణంతో సుపరిచితులు. మనం దానిని దాని స్థావరాలకు విడగొడితే, అది సుమారు 29,000 బేస్ జతలు ఉంటుంది. పోల్చితే, మనం మానవులలో సుమారు 3.2 బిలియన్ల బేస్ జతలు ఉన్నాయి. చైనా శాస్త్రవేత్తలు 2019 డిసెంబర్‌లో సమర్పించిన అసలు సీక్వెన్సింగ్ నమూనాకు వైరల్ సీక్వెన్సింగ్ మార్పులను చూపుతుంది. ఆ సీక్వెన్స్ బేస్ సీక్వెన్స్‌గా పరిగణించబడుతుంది. అందులో ఏదైనా మార్పు మ్యుటేషన్‌గా పరిగణించబడుతుంది. ఇప్పుడు జీనోమ్‌లోని వివిధ భాగాలలో వేల మ్యుటేషన్‌లు కనుగొనబడతాయి, కానీ వాటిలో చాలా వాటికి వైరస్ మన శరీరంలోకి ప్రవేశించి వ్యాధిని కలిగించే విధానం పరంగా ఎటువంటి తేడా ఉండకపోవచ్చు. మనం వైరస్‌ను పేపర్ రోల్ లాగా విప్పితే, అది ఇలా ఉంటుంది.

 

మూలం: సెల్ ఆర్టికల్: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420304062

ఆసక్తికరమైన ప్రాంతం స్పైక్ ప్రోటీన్‌లో (ఆకుపచ్చ రంగులో ఉన్న S ప్రాంతం) కనుగొనబడింది, ముఖ్యంగా RBD ప్రాంతం లేదా రిసెప్టర్-బైండింగ్ డొమైన్. సాధారణంగా, ఇది మానవ కణాలలో కనిపించే ACE2 రిసెప్టర్లకు అతుక్కునే ప్రాంతం. మనం వైరస్‌ను సీక్వెన్స్ చేసినప్పుడు, A, C, T, G రూపంలో డేటా లభిస్తుంది. RNA వర్సెస్ DNA గురించి ఆలోచిస్తున్న వారికి. మనం రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్ చేసి, అసలు DNA సీక్వెన్స్‌లను రూపొందించడానికి cDNA లైబ్రరీని తయారు చేస్తాము.

చిన్న మార్పు ఎలా తేడా చేస్తుందని మీరు ఆశ్చర్యపోవచ్చు? సరే, హైస్కూల్ జీవశాస్త్రం నుండి మీరు అమైనో ఆమ్లాలను గుర్తుంచుకోవచ్చు. మూడు స్థావరాలు ఒక అమైనో ఆమ్లాన్ని కోడ్ చేస్తాయి.

మనం మొదట ఒసిమమ్ బయోసొల్యూషన్స్ ప్రారంభించినప్పుడు, నేను మా సర్వర్‌లకు అమైనో ఆమ్లాల పేర్లు పెట్టాలనుకున్నాను. ఆ ఆలోచనను నిలిపివేశారు, కానీ కొన్ని పేర్లు ఇప్పుడు కూడా నాకు గుర్తుంటాయి. వివిధ మ్యుటేషన్‌లలో మీరు చూసే అక్షరాలు ఇవి కాబట్టి ఇవి అర్థం చేసుకోవడం ముఖ్యం. 20 అవసరమైన అమైనో ఆమ్లాలు, మరో రెండు కలిపి 22 అమైనో ఆమ్లాలు ఉన్నాయి. COVID సందర్భంలో మీరు విన్న వాటిలో N (ఆస్పరాజిన్), K (లైసిన్), D (ఆస్పర్టిక్ యాసిడ్), G (గ్లైసిన్), P (ప్రోలిన్) ఉంటాయి.

చైనీస్ శాస్త్రవేత్తలు డిసెంబర్ 2019లో ప్రచురించిన అసలు సీక్వెన్స్ నుండి ఏదైనా మార్పును వైల్డ్ టైప్ అని పిలుస్తారు, దీనిని మ్యుటేషన్ అని అంటారు. ఇవి వివిధ రకాలుగా ఉండవచ్చు. ఆంగ్లంలో "దయచేసి ఒక బర్త్‌ను ముందుగానే రిజర్వ్ చేయండి" అని చెప్పడానికి ఉద్దేశించినప్పుడు "దయచేసి ఒక జన్మను ముందుగానే రిజర్వ్ చేయండి" అని ఒక వాక్యం ఉందని అనుకుందాం. మీరు చూసినట్లుగా అది వాక్యం యొక్క అర్థాన్ని మారుస్తుంది. అదేవిధంగా ఒక అక్షరం మార్చబడినప్పుడు అది ప్రోటీన్‌ను, దాని నిర్మాణాన్ని పూర్తిగా మారుస్తుంది.

అదే విధంగా, ఒక వైరస్ తన కాపీలను తయారుచేసుకున్నప్పుడు, అది వివిధ రకాల కాపీయింగ్ లోపాలను చేయవచ్చు.

సాధారణంగా కనిపించే మిసెన్స్ మ్యుటేషన్లు: ఇక్కడ ఒకే అక్షరం తప్పుగా కాపీ చేయబడుతుంది, దీనిని మనం పాయింట్ మ్యుటేషన్ అని పిలుస్తాము. కానీ పైన వివరించినట్లుగా, ఇది అమైనో ఆమ్లాన్ని మార్చగలదు.

• E484Kని కొంతమంది శాస్త్రవేత్తలు ఈక్ అని పిలుస్తారు, ఇది స్పైక్ ప్రోటీన్‌లో 484వ స్థానంలో E నుండి Kకి అమైనో ఆమ్లంలో మార్పు, ఇది ఆకుపచ్చ రంగులో ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, E (గ్లుటామిక్ యాసిడ్ GAA లేదా GAGని సూచిస్తుంది. K అనేది లైసిన్ AAA లేదా AAGని కోడ్ చేస్తుంది. కాబట్టి మొదటి అక్షరం G నుండి Aకి మారితే, అది గ్లుటామిక్ యాసిడ్ నుండి లైసిన్‌గా మారుతుంది. ఇది ప్రతిరోధకాలను తప్పించుకుంటుందని ఊహించబడింది.
• అదేవిధంగా, మనకు N440K, N501Y (నెల్లీ), A222V, K417N, L452R, D614G (డౌగ్) వంటి ఇతర మ్యుటేషన్లు ఉన్నాయి, ఇవి దానిని మరింత ప్రసరణయోగ్యంగా చేస్తాయి.

ప్రసిద్ధ తొలగింపులు

• 69-70del, HV 69/70 అని కూడా పిలువబడుతుంది, ఇది RNAలో 6 స్థావరాల తొలగింపు వలన సంభవిస్తుంది, దీని వలన 2 అమైనో ఆమ్లాలు తొలగించబడతాయి. ఒక అమైనో ఆమ్లం రెండు బేస్ జతల నుండి తయారవుతుందని మీరు మర్చిపోయి ఉంటే, అది ఒక అమైనో ఆమ్లాన్ని కోడ్ చేస్తుంది.

మరియు అదనపు స్థావరాలు జోడించబడే చేర్పులు మొదలైనవి ఉన్నాయి.

వేరియంట్‌లకు పేర్లు పెట్టడం

ఒక గణనీయమైన పనితీరు మార్పుతో కూడిన మ్యుటేషన్‌ల సమితిని వేరియంట్ అంటారు. అది మొదట కనుగొనబడిన దేశానికి జోడించబడిన (అప)ప్రసిద్ధమైనవి.

మిమ్మల్ని గందరగోళపరిచే అనేక నామకరణ సంప్రదాయాలు ఉన్నాయి. మీరు A మరియు B ప్రిఫిక్స్‌లతో చూసేవి పాంగోలిన్ అని పిలువబడే వ్యవస్థ నుండి వస్తాయి. ఇతర వ్యవస్థలలో నెక్స్ట్‌స్ట్రెయిన్ ఉన్నాయి. WHO ఇటీవల ఒక కొత్త వ్యవస్థను ప్రవేశపెట్టింది. (ఇది ప్రచురించిన తర్వాత వచ్చినందున ఈ భాగాన్ని అప్‌డేట్ చేస్తున్నాను)

వేరియంట్‌లకు దేశాల పేర్లు పెట్టడానికి నేను ఇష్టపడనప్పటికీ, కొన్ని దురదృష్టవశాత్తు దేశాల పేర్లతో చాలా ప్రజాదరణ పొందాయి. పాంగోలిన్ పేర్లు A లేదా B తో ప్రారంభమవుతాయి. ప్రధాన సాఫ్ట్‌వేర్ అప్‌డేట్‌లలో మనం చూసినట్లుగా, పేర్లు తరచుగా అసలు వెర్షన్‌కు అప్‌డేట్‌లను సూచించే దశాంశాలతో ఉంటాయి. అన్ని సీక్వెన్సుల చెట్టును గీసినప్పుడు, అది ఎంత అందంగా శాఖలుగా విడిపోతుందో మనం చూడగలం. నెక్స్ట్‌స్ట్రెయిన్ వెబ్‌సైట్ నుండి తాజా వేరియంట్‌ల స్క్రీన్‌షాట్ నా వద్ద ఉంది.

మీరు చూసినట్లుగా, ఒక వేరియంట్ మరొకదాని నుండి వస్తుంది మరియు ప్రపంచం మ్యుటేషన్‌ల యొక్క కలయిక మరియు మ్యుటేషన్‌లు మరియు అంటువ్యాధుల మధ్య దుర్మార్గపు చక్రాలు ఏర్పడతాయి. అంటువ్యాధులు ఎంత ఎక్కువ ఉంటే, మ్యుటేషన్‌లు అంత ఎక్కువ మరియు దీనికి విరుద్ధంగా.

WHO పేరు పెట్టిన వేరియంట్‌లు ఆందోళన కలిగించేవి:

B.1.117 లేదా ఆల్ఫా వేరియంట్, ఇది మొదట UKలో సీక్వెన్స్ చేయబడింది, దీనికి N501Y (నెల్లీ) మరియు D618G (డౌగ్)తో సహా 17 సంపాదించిన మ్యుటేషన్‌లు ఉన్నాయి.

B.1.351 లేదా బీటా మొదట దక్షిణాఫ్రికాలో సీక్వెన్స్ చేయబడింది. దీనికి N501Y (నెల్లీ) వంటి కొన్ని సాధారణ మ్యుటేషన్‌లు ఉన్నాయి, అయితే కొత్త మ్యుటేషన్ E484K (ఈక్) కూడా ఉంది, ఇది ప్రతిరోధకాలను తప్పించుకునే అవకాశం ఉంది.

B.1.1.28 లేదా గామా మొదట బ్రెజిల్‌లో సీక్వెన్స్ చేయబడింది, దీనిని P1 లేదా P2 అని కూడా పిలుస్తారు, దీనికి భయంకరమైన E484K (ఈక్) కూడా ఉంది, ఇది కొంతవరకు ప్రతిరోధకాలను తప్పించుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది.

B.1.617.2 లేదా డెల్టా ఇది మొదట అక్టోబర్ 2020లో మహారాష్ట్ర, భారతదేశంలో సీక్వెన్స్ చేయబడింది, దీనికి E484K (ఈక్), L452R, E484Q, P681R తో సహా 15-17 మ్యుటేషన్‌లు ఉన్నాయి. ఇటీవలి B.1.617.2 B.1.617 యొక్క పొడిగింపు మరియు కీలక మ్యుటేషన్‌లు L452R, T478K మరియు P681R కలిగి ఉంది.

 

WHO కొన్ని ఆసక్తిగల వేరియంట్‌లకు గ్రీకు అక్షరాలతో కూడా పేరు పెట్టింది.

B.1.617.2 లేదా డెల్టా కూడా మొదట భారతదేశంలో సీక్వెన్స్ చేయబడింది.

B.1.427/B.1.429 మొదట USAలో ఎప్సిలాన్ అని సీక్వెన్స్ చేయబడింది.

P.2 లేదా జెటా మొదట బ్రెజిల్‌లో సీక్వెన్స్ చేయబడింది.
P.3 లేదా థెటా మొదట ఫిలిప్పీన్స్‌లో సీక్వెన్స్ చేయబడింది.

B.1.525 లేదా ఎటా అనేక దేశాలలో ఏకకాలంలో కనుగొనబడింది.

ఏదైనా జీవిని సీక్వెన్స్ చేయడానికి అనేక మార్గాలు ఉన్నాయి. కోవిడ్ కోసం పూర్తి జీనోమ్ సీక్వెన్సింగ్ చేయడానికి మూడు ప్రధాన పద్ధతులు:

• మెటాజీనోమిక్ సీక్వెన్సింగ్: ఇక్కడ మనం ఒక నమూనాలో మానవులు, బాక్టీరియా, వైరస్ మరియు శిలీంధ్రాలతో సహా అన్ని సంభావ్య జీవులను సీక్వెన్స్ చేస్తాము. ఇది బహుశా చౌకైన పద్ధతులలో ఒకటి, కానీ తక్కువ వైరల్ లోడ్‌లకు అంత ఉపయోగకరంగా ఉండకపోవచ్చు.
• లక్ష్య సుసంపన్నత సీక్వెన్సింగ్: ఈ సందర్భంలో, ఆసక్తి గల ప్రాంతాలు ఓలిగోస్ హైబ్రిడైజేషన్ ద్వారా లక్ష్య-నిర్దిష్ట ప్రోబ్‌లకు సంగ్రహించబడతాయి.
• ఆంప్లికాన్ సీక్వెన్సింగ్: ఇక్కడ మనం వైరస్ యొక్క చిన్న భాగాలను తీసుకుంటాము, వాటిని PCR ఉపయోగించి విస్తరిస్తాము మరియు ఆ ప్రాంతాల లోతైన సీక్వెన్సింగ్ చేస్తాము.
• మల్టీప్లెక్స్ PCR ఒక కొత్త పద్ధతి మరియు ఏకాభిప్రాయ సీక్వెన్స్‌ను త్వరగా పొందడంలో సహాయపడుతుంది మరియు వ్యాప్తిలో చాలా ఉపయోగించబడింది.

సీక్వెన్సింగ్ కోసం పరికరాలు ఉన్న కొన్ని ప్రసిద్ధ కంపెనీలలో ఇలుమినా, ఆక్స్‌ఫర్డ్ నానోపోర్, BGI మొదలైనవి ఉన్నాయి. అనేక కొత్త పరికరాలు మరియు సాంకేతికతలు కూడా వస్తున్నాయి.

ప్రపంచవ్యాప్తంగా వేరియంట్‌లను సీక్వెన్స్ చేయడం ద్వారా, మనం వైరస్ యొక్క మూలాన్ని మరియు వ్యాప్తిని అర్థం చేసుకోవచ్చు మరియు దాని వ్యాధి డైనమిక్స్‌ను అర్థం చేసుకోవచ్చు. సీక్వెన్సింగ్ RTPCR ద్వారా మెరుగైన గుర్తింపు కోసం మరింత సున్నితమైన పరీక్షలను, అనుకూలీకరించిన చికిత్సను మరియు వివిధ స్ట్రెయిన్‌ల కోసం తయారు చేసిన సమర్థవంతమైన వ్యాక్సిన్‌లను రూపొందించడంలో కూడా సహాయపడుతుంది.

మరీ ముఖ్యంగా, తగినంత డేటాతో, మనం దాని ప్రవర్తనను అంచనా వేయవచ్చు మరియు ఉపశమన వ్యూహాలను రూపొందించవచ్చు. వైరస్‌కు మరియు మానవునికి మధ్య జరిగే ఈ ఆటలో, మనం ఆటలో ముందుండటానికి కొన్ని ఉపాయాలు అవసరం.

“మనం మనుగడ సాగించే యంత్రాలు – స్వార్థపూరిత అణువులు అని పిలువబడే జన్యువులను సంరక్షించడానికి అంధంగా ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన రోబోట్ వాహనాలు. ఇది నాకు ఇప్పటికీ ఆశ్చర్యం కలిగించే నిజం.”
– రిచర్డ్ డాకిన్స్, ది సెల్ఫిష్ జీన్