أعلن علماء في معهد برود التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد وكلية الطب بجامعة ماساتشوستس، عن تطوير نموذج للتعلم الآلي لتحليل الملايين من جينومات فيروس كورونا المستجد.
ويمكن لهذا النموذج التنبؤ بالمتغيرات الفيروسية التي من المحتمل أن تهيمن وتتسبب في حدوث طفرات في حالات كوفيد -19.
النموذج، المسمى “PyR0″، والذي تم الكشف عن تفاصيله في العدد الأخير من دورية “ساينس”، يمكن أن يساعد الباحثين على تحديد أي أجزاء من الجينوم الفيروسي ستكون أقل عرضة للطفرة، وبالتالي تكون أهدافًا جيدة للقاحات التي ستعمل ضد المتغيرات المستقبلية.
وقام الباحثون بتدريب نموذج التعلم الآلي باستخدام 6 ملايين جينوم من الفيروس كانت موجودة في قاعدة بيانات GISAID ومقرها ألمانيا في يناير 2022، وأظهروا كيف يمكن لأداتهم تقدير تأثير الطفرات الجينية على لياقة الفيروس، أي قدرته على التكاثر والانتشار بين السكان.
وعندما اختبر الفريق نموذجهم على البيانات الجينومية الفيروسية اعتبارًا من يناير 2022 توقعوا ظهور المتغير الفرعي من أوميكرون “BA.2″، والذي أصبح مهيمنًا في العديد من البلدان في مارس 2022.
وكان نموذج (PyR0) قد حدد أيضًا متغير ألفا (B.1.1.7) بحلول أواخر نوفمبر /تشرين الثاني 2020 أي قبل شهر من إدراج منظمة الصحة العالمية له كمتغير مثير للقلق.
ويعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم على التنبؤ بملاءمة المتغيرات الفيروسية المختلفة لكورنا المستجد منذ بداية الوباء، لكن النماذج السابقة لم تستطع مقارنة جميع المتغيرات في وقت واحد أو استغرقت أيامًا لمعالجة بضعة آلاف فقط من الجينوم.
على النقيض من ذلك، يمكن لنموذج (PyR0) تحليل ملايين الجينوم جميع بيانات كورونا المستجد المتاحة للجمهور- في غضون ساعة تقريبًا- ويقوم بذلك عن طريق تجميع التسلسلات المتشابهة معًا، ثم تحديد “مجموعات” الجينوم من خلال كوكبة الطفرات التي يتشاركونها، ومن خلال التركيز على الطفرات التي يمكن أن تظهر في متغيرات متعددة يتمتع نموذج PyR0 بقدرة إحصائية أكبر من النماذج التي تركز على المتغيرات الفيروسية.
بعد ذلك، يحدد النموذج الطفرات التي أصبحت أكثر شيوعًا ويقدر مدى السرعة التي يمكن أن تسبب بها كل طفرة الفيروس في الانتشار، كما أنه يقدر مدى سرعة زيادة عدد حالات المتغيرات المختلفة بناء على تركيبتها الجينية.
ومن خلال تحديد الطفرات المهمة يقدم النموذج أيضًا نظرة ثاقبة بيولوجية حول كيفية انتشار كوفيد -19 وتطوره. على سبيل المثال، يمكن أن تساعد معرفة الطفرات الحرجة العلماء على توقع ما إذا كانت المتغيرات الجديدة ستكون أكثر عدوى أو تتجنب الأجسام المضادة المعادلة، ويمكن أن تساعدهم أيضا في تحديد الطفرات التي يجب دراستها بمزيد من التفصيل.
يقول الباحثون: “تراكمت الآن طفرات عديدة في جينوم الفيروس، لذلك أصبح من الصعب للغاية النظر في جميع مجموعات الطفرات، وميزة هذا النوع من التحليل هي أنه ينظر إلى الجينوم بأكمله بشكل كلي، وقد يشير إلى طفرات أو متغيرات تحظى باهتمام أقل في المختبر”.
ويقول الباحثون إن دراستهم تشير إلى أن الزيادات الحالية في اللياقة الفيروسية تنبع من قدرة الفيروس على الهروب من الاستجابات المناعية.
