Bisnis.com, JAKARTA - Sebuah tim ilmuwan dari AS baru-baru ini memperkirakan mutasi yang mungkin muncul pada varian masa depan dari sindrom pernafasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2).
Prediksi tersebut didasarkan pada data surveilans genetik yang tersedia saat ini tentang mutasi asam amino yang ada pada varian SARS-CoV-2.
Dengan perkembangan pandemi COVID-19, beberapa mutasi telah muncul dalam urutan protein SARS-CoV-2. Mayoritas mutasi ini tetap netral, dan dengan demikian, tidak meningkatkan kebugaran fungsional atau imunogenik SARS-CoV-2.
Namun, mutasi yang muncul di bawah tekanan seleksi positif berpotensi meningkatkan kebugaran virus. Dengan demikian, dapat berkontribusi pada evolusi virus. Mutasi tersebut bertanggung jawab atas munculnya varian virus baru dengan manfaat fungsional dan imunogenik.
Dalam studi saat ini, para ilmuwan telah menganalisis data untuk memprediksi mutasi ini potensial yang mungkin muncul pada varian SARS-CoV-2 di masa depan. Mereka telah berhipotesis bahwa prediksi akan membantu mengidentifikasi mutasi dominan yang bertanggung jawab untuk evolusi virus dari waktu ke waktu.
Mereka telah menguji pentingnya fitur yang terdiri dari epidemiologi, evolusi, imunologi, dan pemodelan urutan protein berbasis jaringan saraf. Secara khusus, mereka telah mendefinisikan pola transmisi mutasi cepat baik di tingkat global dan regional, serta menjelaskan signifikansi prediksi relatif dari mutasi asam amino dalam kaitannya dengan kekebalan, penularan, evolusi, dan epidemiologi.
Dengan memanfaatkan informasi historis dari gelombang sebelumnya, mereka telah melakukan backtesting dari model ramalan yang memprediksi transmisi mutasi di masa depan. Akhirnya, mereka telah menunjukkan bagaimana mutasi yang diprediksi berpotensi mempengaruhi antibodi klinis.
Transmisi penyebaran mutasi
Para ilmuwan menganalisis lebih dari 900.000 urutan lonjakan untuk menentukan transmisi mutasi dalam VOC/VOI SARS-CoV-2 baik di tingkat global maupun regional. Mereka mendefinisikan mutasi yang menyebar sebagai perubahan frekuensi lipat tertentu di beberapa negara selama gelombang ketiga pandemi, menggunakan data tiga bulan sebelumnya sebagai referensi.
Misalnya, mereka memperkirakan bahwa frekuensi mutasi yang berpotensi menularkan P681R meningkat 4 kali lipat di 15 negara dan 20 kali di 7 negara. Mutasi ini saat ini dominan pada varian B.1.617.1/2/3 dari SARS-CoV-2. Secara keseluruhan, pengamatan ini menunjukkan bahwa model peramalan telah berhasil mendeteksi peningkatan frekuensi P681R jauh sebelum munculnya kasus COVID-19 terkait P681R di India.
Demikian pula, para ilmuwan menganalisis pola transmisi mutasi pada tingkat regional di AS. Selain mutasi yang terdokumentasi dengan baik, mereka mengidentifikasi panel mutasi yang kurang dikenal, termasuk T478K. Mutasi ini tampaknya memiliki frekuensi yang sangat meningkat di beberapa wilayah AS. Secara keseluruhan, mereka mengidentifikasi dinamika mutasi pada varian SARS-CoV-2, serta menentukan transmisi mutasi yang kurang terdokumentasi di tingkat global dan regional.
Karakterisasi penyebaran mutasi
Para ilmuwan mengidentifikasi karakteristik mutasi yang dapat memprediksi munculnya varian virus potensial. Dengan secara khusus berfokus pada domain pengikat reseptor lonjakan (RBD), mereka mengidentifikasi bahwa afinitas pengikatan angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) dan afinitas pengikatan epitop atau antibodi berpotensi memprediksi penyebaran mutasi.
Berbeda dengan karakteristik biologis, karakteristik epidemiologi termasuk Skor Indeks Kinerja Lingkungan menunjukkan kemampuan prediksi tertinggi. Dengan menganalisis perluasan garis keturunan dan mutasi berulang menggunakan metrik EPI, para ilmuwan menunjukkan bahwa kebugaran virus ditingkatkan oleh mutasi tertentu.
Secara keseluruhan, dengan menganalisis panel karakteristik biologis dan epidemiologis yang berbeda dari mutasi asam amino, mereka menyimpulkan bahwa prediksi penyebaran mutasi yang paling efektif dapat dibuat dari kekebalan, penularan, evolusi, model bahasa, dan fitur epidemiologi.
Munculnya varian virus
Dengan menganalisis dinamika mutasi global dan regional, para ilmuwan mengamati bahwa metrik epidemiologi global lebih baik daripada metrik tingkat negara bagian dalam memprediksi penyebaran mutasi di tingkat negara bagian. Yang penting, dengan menggunakan model peramalan, mereka berhasil memprediksi potensi mutasi terkait VOC selama lebih dari 5 bulan sebelum mencapai frekuensi global 1%.
Prediksi penyebaran mutasi
Dengan menggunakan metrik global pada data saat ini, para ilmuwan menyiapkan panel dari 22 perkiraan mutasi yang berpotensi berkontribusi pada VOC SARS-CoV-2 selama beberapa bulan mendatang. Mereka mengamati bahwa mutasi yang paling diperkirakan terkait dengan peningkatan frekuensi yang konsisten di tingkat global. Selain itu, mereka mengidentifikasi bahwa beberapa mutasi ini mengganggu kemampuan mengikat antibodi klinis.
Mutasi yang diperkirakan ini tidak ada pada varian virus yang beredar saat ini, seperti B.1.1.7, B.1.351, P.1, atau B.1.427/B.1.429. Berdasarkan prediksi, para ilmuwan menyarankan bahwa untuk manajemen pandemi yang lebih baik, kemungkinan kontribusi mutasi teratas yang diperkirakan terhadap infektivitas virus atau kemampuan lolos kekebalan harus dianalisis dengan prioritas.
