ממחירי ביצים ועד נזכרים במזון לחיות מחמד – ועכשיו, אישור כי זן נוסף של שפעת ציפורים הדביק להקה מסחרית גדולה של תרנגולות ברזל בחוות מיסיסיפי – הכותרות לוכדות את הדאגה ההולכת וגוברת מפני התפשטות H5N1.
על פי הממצאים האחרונים של צוות של מומחי ביואינפורמטיקה וגנומיקה באוניברסיטת צפון קרוליינה בשארלוט, הנגיף כבר התאים את עצמו כדי להימלט מהגנות אימונולוגיות (כמו אלה שגדלו על ידי זיהום או חיסון קודמים) אצל יונקים. המחקר מגלה שהסיכון לבריאות האדם צפוי לעלות ככל שה- H5N1 מתפתח כדי להדביק טוב יותר יונקים.
הסתגלות מהירה זו פירושה של "לחיסון H5N1 שנעשה (עבור זן מוקדם יותר) יהיה פחות יעילות", אמר קולבי ט. פורד, '14, '15 מ.ס., '18 Ph.D., כיום מלומד מבקר במדעי הנתונים במרכז האו"ם של UNC לאינטליגנציה חישובית של UNC כדי לחזות סיכונים בריאותיים וסביבתיים (CIPHER).
מחקר שארלוט של UNC יכול להוכיח את Pivotal (בדיוק כמו שמחקר דומה על ידי אותה קבוצה על מוטציות Covid-19 עשו לפני מספר שנים) מכיוון שמנהיגים גלובליים שוקלים את תגובת בריאות הציבור לשפעת העופות.
"אנו נכנסים לעידן חדש לגמרי של אפידמיולוגיה מולקולרית בה אנו מספקים תובנה פונקציונלית מעל ומעבר למעקב אחר מחלות", אמר דן ג'ניס, Ph.D., מנהל משותף של צופן ופרופסור מכובד של קרול גרוטנס בביאינפורמטיקה וגנומיקה.
"ניתן לנתח מערכי נתונים גדולים במהירות עם מחשוב בעל ביצועים גבוהים ובינה מלאכותית כדי להעריך את מוכנותנו לבעיות חשובות כמו H5N1, המתפשטת במהירות למארחים ואזורים חדשים כולל בקר ועובדי חווה אמריקאים."
ג'ניס ופורד, יחד עם עוזר הביואינפורמטיקה, פרופסור ריצ'רד אלן ווייט השלישי, דוקטורט, הובילו את הסטודנטים שיריש יאסה, חאלד אובייד וסייאל גויראלס-מדראנו במחקר פורץ הדרך, פורסם לאחר ביקורת עמיתים בסעיף עמית ebiomedicine ב- 17 במרץ.
ניתוח אינטראקציות נוגדנים H5N1
בעוד ששפעת העופות טרם השיגה שידור אנושי לאדם, היא כבר נחשבת למגיפה בקרב בעלי חיים.
הנגיף הדביק יונקים קטנים ומאות מינים של ציפורי בר וביתי ובשנים האחרונות H5N1 הרחיב את טווח ההגעה שלו ליונקים גדולים יותר, כולל בקר. שינוי זה בטווח המארחים מגדיל משמעותית את הסיכון לזיהום אנושי, במיוחד כאשר הנגיף מתפתח להתחמק מהגנות חיסוניות.
כפי שפורד מסביר, היחלשות הזיקה הקשורה לנוגדנים למתח נגיפי חדש יותר פירושה שאנחנו יכולים להתמודד עם זן H5N1 המסוגל להדביק ביעילות של בני אדם, עם השלכות שעלולות להיות חמורות.
נתונים וממצאים מצוות הצופן יכולים לעזור למקבלי ההחלטות לבריאות הציבור להיות צופים יותר בעתיד במאמץ להכיל H5N1.
"דרך סולם הגדול של ביצועים גבוהים ומחשוב ענן, אנו משתמשים ב- AI וכלי דוגמנות אחרים כדי לענות על שאלות כאלה באופן חישובי", מסביר פורד. "במחקר זה המטרה שלנו היא להיות יותר צופה פני עתיד לחזות את ההשפעות הבריאותיות הפוטנציאליות של שפעת H5N1 לפני שאירוע מרכזי תופס אותנו מחוץ לשמירה."
שפעת העופות קופצת לפרות, כיום בני אדם
בעוד שרבים מתייחסים לנגיף כאל "שפעת ציפורים", מדענים סקרו את שפעת העופות המזמן כדי למצוא שהוא אכן נגיף זונוטי – כלומר הוא יכול ועושה לקפוץ מציפורים ליונקים, כמו פרות ובני אדם. מחקרי UNC שרלוט מצביעים על שושלות הנוכחיות של הנגיף מסוגלות באותה מידה להדביק תאי ציפורים ויונקים.
למעשה, זני ה- H5N1 האחרונים מראים סימנים של הנגיף מסוגל לשכפל את עצמו הרבה יותר בקלות אצל יונקים ממה שידוע בעבר.
המחקר המעודכן ביותר של הצוות ב- UNC שרלוט מתעד את "חיזוק יכולות ההתחמקות החיסון" של H5N1.
בכתב יד של הדפס מראש ב- 17 במרץ (עובר ביקורת עמיתים), החוקרים מסבירים כי גן ספציפי של הנגיף השתנה עם הזמן-מה שמאפשר לשפעת העופות לשפר את יכולתו לחטוף תאי יונקים.
יחד עם המחקר הקודם שפורסם על ידי ebiomedicineהממצאים מספקים תובנה דחופה כאשר שפעת העופות מהווה איום מתמשך על האינטרסים החקלאיים העולמיים ומעלה את האזעקות הגוברות לבריאות האדם.
יכולתו של הצוות לדגמן את ההתפתחות של H5N1 במדדים בזמן אמת עד כמה הנגיף יכול להשתנות במהירות, וזה קריטי בכל הנוגע לציפייה ולהגיב לאיומי בריאות הציבור.
כפי שמציין ג'ניס: "כשאתה לומד משהו מתפתח במהירות כמו וירוס, המהירות היא חיונית."
יעילות החיסון, בקרת זיהום
ב- UNC שרלוט, חוקרי הפקולטה והסטודנטים מנתחים אינטראקציות אימונופרוטאין של גרסאות השפעת העופות במשך קרוב לשנה.
בשל הכלים החישוביים שהרכיבו במהלך מגיפת ה- SARS-COV-2, הצוות פרסם לראשונה ממצאים לפני הדפס לפני שושלות ויראליות H5N1 ביולי 2024-ארבעה חודשים בלבד לאחר שאושר עובד חקלאי בטקסס כדבק על ידי פרה.
באמצעות דוגמנות חישובית בעלת ביצועים גבוהים, הצוות ניתח למעלה מ- 1,800 אינטראקציות נוגדנים של חלבון -מארח ויראלי כדי לעקוב אחר חלבוני המגלגלוטינין (HA) של H5N1 – רכיבי המפתח בהם נגיף משתמש בכדי להיכנס לתאים מארחים – התפתחו. הממצאים מראים כי הנגיף מסוגל יותר ויותר לקשור לנוגדנים הנוצרים מזיהומים או חיסונים קודמים, מה שמאותת על היחלשות התגובה החיסונית לאורך זמן.
דוגמנות חישובית בעלת ביצועים גבוהים היא מסלול לניתוק בזוויות מרובות של וריאציה ביולוגית במהירות ובקנה מידה. זה עוזר לנו לכוונן את האינטואיציה שלנו לגישות הנכונות ליעילות חיסונים ובקרת זיהום עם התפתחות הנגיפים. "
דן ג'ניס, Ph.D., מנהל משותף של צופן ופרופסור מכובד של קרול גרוטנס בלק בביואינפורמטיקה וגנומיקה
