Alat baharu boleh mengesan wabak penyakit lebih awal, atau meramalkannya

Alat baharu boleh mengesan wabak penyakit lebih awal, atau meramalkannya

  • 8 min read
  • Jul 06, 2022
Alat baharu boleh mengesan wabak penyakit lebih awal, atau meramalkannya

Alat baharu boleh mengesan wabak penyakit lebih awal, atau meramalkannya | Setiap tahun, kampung-kampung di kawasan yang dipanggil Nipah, yang melintasi sempadan barat antara Bangladesh dan India, bersiap sedia untuk wabak terbaru. Kerana sejak 1998, apabila virus Nipah, sejenis demam berdarah yang paling biasa di Bangladesh, mula-mula merebak kepada manusia, ia telah menjadi pelawat tahunan yang suram kepada penduduk di rantau ini.

Alat baharu boleh mengesan wabak penyakit lebih awal, atau meramalkannya

Dengan kadar kematian 70 peratus, tanpa vaksin dan tiada rawatan yang diketahui, virus Nipah telah digelar di dunia Barat sebagai “penyakit paling teruk yang tidak pernah didengari oleh sesiapa pun.” Pada masa ini, wabak cenderung agak terkawal kerana ia tidak begitu menular. Virus ini beredar di seluruh Asia dalam kelawar pemakan buah, dan hanya cenderung merebak kepada orang yang mengambil nira kurma yang tercemar, minuman manis yang dituai di seluruh Bangladesh.

Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh SARS-CoV-2 kepada dunia, ini boleh berubah dengan cepat.

“Virus Nipah adalah antara yang dipanggil oleh ahli virologi sebagai ’10 besar,’ bersama-sama dengan perkara seperti demam Lassa dan demam berdarah Crimean-Congo,” kata Noam Ross, ahli ekologi penyakit di EcoHealth Alliance, sebuah organisasi bukan untung. denda keuntungan yang berpangkalan di New York. “Ini adalah virus yang agak berbahaya dari perspektif maut, yang pada masa ini tidak mempunyai keupayaan untuk merebak kepada populasi manusia yang lebih luas. Tetapi itu boleh berubah, dan kemungkinan besar varian akan muncul yang mempunyai kapasiti untuk penghantaran antara manusia.”

Itu tidak keterlaluan. Tinjauan mencadangkan bahawa mamalia menyimpan sekitar 40,000 virus, dengan kira-kira satu perempat mampu menjangkiti manusia. Sebilangan besar tidak pernah mendapat peluang kerana kita tidak dapat mencarinya, tetapi perubahan iklim mungkin mengubahnya. Kajian terbaru mendapati bahawa apabila haiwan berpindah ke habitat baharu disebabkan perubahan keadaan persekitaran, beberapa dekad akan datang akan membawa kira-kira 300,000 pertemuan pertama antara spesies yang biasanya tidak berinteraksi, terutamanya di Afrika tropika dan Asia Tenggara. Kesemua interaksi ini akan menjadikan virus yang tidak diketahui sehingga kini lebih berkemungkinan untuk membiak dengan manusia.

Itulah sebabnya sejak 16 tahun lalu, EcoHealth Alliance telah menjalankan projek pengawasan virus yang berterusan di Bangladesh. Matlamatnya adalah untuk memahami mengapa Nipah lebih berleluasa di bahagian barat negara ini, berbanding dengan timur, dan untuk memerhatikan jenis baru Nipah, serta yang lain berbahaya seperti Ebola.

“Terdapat banyak agen berjangkit yang berbeza yang sensitif terhadap perubahan iklim yang tidak mempunyai alat perisian seperti ini dibangunkan untuk mereka,” kata Cat Lippi, penyelidik geografi perubatan di Universiti Florida.”

Sehingga baru-baru ini, jenis kerja ini telah dihalang oleh batasan teknologi pengawasan virus. Projek PREDICT, inisiatif $200 juta yang dibiayai oleh Agensi Pembangunan Antarabangsa Amerika Syarikat, yang menjalankan pengawasan di Lembangan Amazon, Lembangan Congo, dan sebahagian besar Asia Selatan dan Tenggara, adalah berdasarkan apa yang dipanggil ujian asid nukleik yang membenarkan saintis untuk mencari bahan genetik virus dalam sampel haiwan.

Walau bagaimanapun, projek itu dikritik kerana sangat tidak cekap. “Pendekatan itu memerlukan banyak usaha pensampelan, kerana jarang jangkitan individu,” kata Ross. “Mana-mana haiwan tertentu boleh dijangkiti selama beberapa minggu, mungkin sekali atau dua kali dalam hidupnya. Jadi jika anda mencuba beribu-ribu haiwan, akhirnya anda akan mendapat satu yang mempunyai jangkitan virus Ebola sekarang.”

Ross menjelaskan bahawa kini terdapat lebih banyak minat dalam pensampelan serologi, istilah saintifik untuk proses pengambilan darah untuk ujian antibodi. Dengan mencari kehadiran antibodi dalam darah manusia dan haiwan, saintis mempunyai peluang yang lebih baik untuk mengesan virus yang baru-baru ini mula beredar.

Walaupun terdapat kontroversi yang menyelubungi penglibatan EcoHealth Alliance dalam apa yang dipanggil penyelidikan keuntungan fungsi (eksperimen yang mengkaji sama ada virus boleh bermutasi kepada strain yang lebih mematikan), usaha berasingan organisasi untuk kekal selangkah di hadapan evolusi patogen adalah kunci untuk menghentikan wabak seterusnya.

“Memiliki pengawasan yang sangat murah dan pantas adalah sangat penting, ” kata Ross. “Terutama di tempat di mana terdapat jangkitan berterusan, sederhana, tahap rendah yang berpotensi mempunyai keupayaan untuk berkembang menjadi lebih banyak situasi wabak atau pandemik. Ini bermakna terdapat jalan yang boleh dilalui oleh sesuatu yang lebih berbahaya.

“Itu tidak keterlaluan. Tinjauan mencadangkan bahawa mamalia menyimpan sekitar 40,000 virus, dengan kira-kira satu perempat mampu menjangkiti manusia. Sebilangan besar tidak pernah mendapat peluang kerana kita tidak dapat mencarinya, tetapi perubahan iklim mungkin mengubahnya. Kajian terbaru mendapati bahawa apabila haiwan berpindah ke habitat baharu disebabkan perubahan keadaan persekitaran, beberapa dekad akan datang akan membawa kira-kira 300,000 pertemuan pertama antara spesies yang biasanya tidak berinteraksi, terutamanya di Afrika tropika dan Asia Tenggara. Kesemua interaksi ini akan menjadikan virus yang tidak diketahui sehingga kini lebih berkemungkinan untuk membiak dengan manusia.

Itulah sebabnya selama 16 tahun yang lalu, EcoHealth Alliance telah menjalankan projek pengawasan virus yang berterusan di seluruh Bangladesh. Matlamatnya adalah untuk memahami mengapa Nipah lebih berleluasa di bahagian barat negara, berbanding dengan timur, dan memerhatikan strain Nipah baharu serta patogen berbahaya lain seperti Ebola.

Sehingga baru-baru ini kerja seperti ini telah dihalang oleh batasan teknologi pengawasan virus. Projek PREDICT, inisiatif $200 juta yang dibiayai oleh Agensi Pembangunan Antarabangsa Amerika Syarikat, yang menjalankan pengawasan merentasi Lembangan Amazon, Lembangan Congo dan bahagian yang luas di Asia Selatan dan Tenggara, bergantung kepada apa yang dipanggil ujian asid nukleik yang membolehkan saintis mencari untuk bahan genetik virus dalam sampel haiwan.

Walau bagaimanapun, projek itu mendapat kritikan kerana sangat tidak cekap. “Pendekatan itu memerlukan usaha persampelan yang besar, kerana jarang jangkitan individu,” kata Ross. “Mana-mana haiwan tertentu mungkin dijangkiti selama beberapa minggu, mungkin sekali atau dua kali sepanjang hayatnya. Jadi jika anda mencuba beribu-ribu haiwan, akhirnya anda akan mendapat satu yang mempunyai jangkitan virus Ebola sekarang.”

Ross menjelaskan bahawa kini terdapat lebih banyak minat dalam pensampelan serologi—istilah saintifik untuk proses pengambilan darah untuk ujian antibodi. Dengan mencari kehadiran antibodi dalam darah manusia dan haiwan, saintis mempunyai peluang yang lebih besar untuk mengesan virus yang mula beredar baru-baru ini.

Walaupun terdapat kontroversi yang mengelilingi penglibatan EcoHealth Alliance dalam apa yang dipanggil penyelidikan keuntungan fungsi—eksperimen yang mengkaji sama ada virus mungkin bermutasi kepada strain yang lebih mematikan—usaha berasingan organisasi untuk kekal selangkah di hadapan evolusi patogen adalah kunci untuk menghentikan wabak seterusnya.

artikal menarik: Full Drama Melur Untuk Firdaus Episod 23

“Memiliki pengawasan yang sangat murah dan pantas adalah sangat penting,” kata Ross. “Terutamanya di tempat di mana terdapat jangkitan berterusan, tahap rendah, sederhana yang berpotensi mempunyai keupayaan untuk berkembang menjadi lebih banyak situasi wabak atau pandemik. Ini bermakna ada laluan yang boleh dilalui sesuatu yang lebih berbahaya.”

Virus

Di Bangladesh, EcoHealth Alliance cuba melakukan ini menggunakan teknologi serologi yang lebih baharu yang dikenali sebagai ujian Luminex multipleks, yang menguji sampel terhadap panel antibodi yang diketahui terhadap pelbagai virus yang berbeza. Ia mengumpul apa yang diterangkan oleh Ross sebagai ‘jejak maklumat,’ yang membolehkan saintis memberitahu sama ada sampel itu mengandungi kehadiran patogen yang diketahui atau sesuatu yang sama sekali berbeza dan perlu disiasat lebih lanjut.

Dengan menggunakan teknologi ini untuk sampel populasi manusia dan haiwan di seluruh negara, mereka berharap untuk mendapatkan idea sama ada terdapat sebarang varian atau strain virus Nipah novel daripada keluarga yang sama, serta keluarga virus maut lain seperti Ebola.

Ini hanyalah salah satu daripada beberapa alat baru yang digunakan untuk penemuan virus dalam projek pengawasan di seluruh dunia. Pelbagai kumpulan penyelidikan mengambil pendekatan PREDICT untuk mencari virus baru dalam haiwan di pelbagai kawasan panas. Mereka mengumpul DNA persekitaran—lendir, najis atau kulit yang tertinggal di dalam tanah, sedimen atau air—yang kemudiannya boleh dijujukan secara genetik.

Lima tahun yang lalu, ini akan menjadi kerja yang teliti yang memerlukan membawa sampel yang dikumpul kembali ke makmal. Hari ini, terima kasih kepada sejumlah besar wang yang dibelanjakan untuk teknologi baharu semasa COVID-19, penyelidik kini mempunyai alat penjujukan mudah alih yang boleh mereka bawa ke lapangan.

Christopher Jerde, seorang penyelidik di Institut Sains Marin UC Santa Barbara, menunjuk kepada penjujukan Oxford Nanopore Minion sebagai satu contoh. “Saya mencuba salah satu versi awalnya empat tahun lalu, dan ia menyedihkan,” katanya. “Tetapi mereka benar-benar bertambah baik, dan apa yang kami akan dapat lakukan dalam tempoh lima hingga sepuluh tahun akan datang adalah menakjubkan. Daripada perlu mengangkut sampel dengan teliti kembali ke makmal, kami akan mempunyai penjujukan berbentuk kotak cerut yang kami bawa ke lapangan, pasangkan ke komputer riba dan melakukan penjujukan keseluruhan organisma.”

Pada masa lalu, pengawasan virus harus sangat disasarkan dan tertumpu pada keluarga virus yang diketahui, yang berpotensi kehilangan patogen zoonosis baharu yang sebelum ini tidak diketahui. Jerde mengatakan bahawa peningkatan penjujukan mudah alih akan membawa kepada apa yang disifatkannya sebagai “pengawasan sebenar.”

“Sebelum ini, ini terlalu rumit,” katanya. “Ia perlu sangat fokus, contohnya, mencari virus jenis SARS. Kini kami boleh berkata, ‘Beritahu kami semua virus yang ada di sini?’ Dan ini akan memberi kami pengawasan sebenar – kami akan dapat melihat kepelbagaian semua patogen yang ada di tempat ini dan mempunyai pemahaman tentang yang mana yang masuk ke dalam populasi dan menyebabkan kerosakan.”

Tetapi dapat menemui lebih banyak virus juga datang dengan cabaran tertentu. Sesetengah saintis takut bahawa kelajuan penemuan virus tidak lama lagi akan melebihi keupayaan manusia untuk menganalisis kesemuanya dan menilai ancaman yang mereka berikan kepada kita.

“Saya rasa kita sudah berada di sana,” kata Jason Ladner, penolong profesor di Institut Patogen dan Mikrobioma Universiti Arizona Utara. “Jika anda melihat semua kertas mengenai sfera virus RNA yang berkembang, terdapat semua urutan virus separa atau lengkap yang disimpan ini dalam kumpulan yang kita belum tahu apa-apa lagi.” Kelawar, sebagai contoh, membawa segudang virus, yang keupayaannya untuk menjangkiti sel manusia yang kita kurang fahami.

Menanam virus ini di bawah keadaan makmal dan mengujinya pada organoid— versi miniatur dan ringkas organ yang dicipta daripada sel stem—boleh membantu dengan penilaian ini, tetapi ia adalah kerja yang perlahan dan teliti. Satu harapan ialah pada masa hadapan, pembelajaran mesin boleh membantu mengautomasikan proses ini. Platform SpillOver Viral Risk Ranking baharu bertujuan untuk menilai tahap risiko virus tertentu berdasarkan 31 metrik berbeza, manakala model komputer lain telah cuba melakukan perkara yang sama berdasarkan persamaan jujukan genomik virus dengan ancaman zoonosis yang diketahui.

Walau bagaimanapun, Ladner mengatakan bahawa jenis perbandingan ini masih terlalu mudah. Untuk satu perkara, saintis masih hanya mengetahui beberapa ratus virus zoonotik, yang merupakan sampel data yang sangat terhad untuk menilai dengan tepat patogen baru. Sebaliknya, beliau mengatakan bahawa terdapat keperluan untuk ahli virologi untuk membangunkan model yang boleh menentukan keserasian virus dengan sel manusia, berdasarkan data genomik.

“Satu perkara yang sangat berguna, tetapi boleh mencabar untuk dilakukan, adalah memahami reseptor permukaan sel yang mungkin digunakan oleh virus tertentu,” katanya. “Memahami sama ada virus berkemungkinan boleh menggunakan protein pada permukaan sel manusia untuk masuk boleh menjadi sangat bermaklumat.”

Apabila iklim Bumi semakin panas, saintis juga perlu memodelkan lebih baik apa yang dipanggil penyakit bawaan vektor seperti denggi, Zika, chikungunya dan demam kuning. Dijangkiti oleh nyamuk Aedes yang tinggal di kawasan beriklim lembap, penyakit hawar ini pada masa ini memberi kesan tidak seimbang kepada penduduk di negara berpendapatan rendah. Tetapi ramalan mencadangkan bahawa apabila planet ini semakin panas dan perosak menemui rumah baru, dianggarkan satu bilion orang yang pada masa ini tidak menemuinya mungkin terancam oleh gigitan mereka menjelang 2080. “Apabila ia datang kepada penyakit bawaan nyamuk, kita perlu bimbang tentang perubahan dalam habitat yang sesuai, “kata Cat Lippi, seorang penyelidik geografi perubatan di Universiti Florida. “Apabila corak iklim berubah pada skala besar ini, kami menjangkakan untuk melihat perubahan di mana orang ramai akan berisiko untuk dijangkiti penyakit ini.”

Pengamal kesihatan awam dan pembuat keputusan kerajaan memerlukan alat untuk membuat keputusan berdasarkan iklim tentang ancaman penyakit berjangkit yang berbeza yang berkembang. Beberapa projek sudah pun dijalankan. Kerjasama berterusan antara Institusi Catalan untuk Penyelidikan dan Kajian Lanjutan dan penyelidik di Brazil dan Peru menggunakan dron dan stesen cuaca untuk mengumpul data tentang cara nyamuk mengubah corak pembiakan mereka sebagai tindak balas kepada perubahan iklim. Maklumat ini kemudiannya akan dimasukkan ke dalam algoritma komputer untuk meramalkan kesan penyakit bawaan nyamuk di kawasan yang berbeza.

Lippi mengatakan bahawa model serupa diperlukan segera untuk meramalkan cara perubahan corak iklim mempengaruhi penyakit pernafasan, bawaan makanan, bawaan air dan tanah. Wellcome Trust yang berpangkalan di UK telah memperuntukkan aset yang besar untuk membiayai projek sedemikian, yang sepatutnya membolehkan para saintis memantau kesan iklim terhadap pelbagai jangkitan yang lebih luas. “Terdapat banyak ejen berjangkit berbeza yang sensitif terhadap perubahan iklim yang tidak mempunyai alat perisian seperti ini dibangunkan untuk mereka,” katanya.

Kekacauan COVID-19 meningkatkan pembiayaan untuk penyelidikan penyakit berjangkit, tetapi apabila ancamannya mula pudar daripada tumpuan penggubal dasar, wang itu mungkin kering. Sementara itu, saintis memberi amaran bahawa satu lagi wabak penyakit berjangkit utama tidak dapat dielakkan, berpotensi dalam dekad akan datang, jadi menyisir planet untuk patogen adalah penting. “Pemantauan pada akhirnya adalah perkara yang sangat membosankan yang ramai orang tidak mahu mengeluarkan wang, sehingga kita mengalami wabak berskala luas,” kata Jerde, tetapi kewaspadaan itu adalah kunci untuk menggagalkan kengerian maut seterusnya. “Ia memerlukan banyak kesabaran dan ketekunan untuk terus mencari.”

Artikel ini pada asalnya muncul dalam One Health/One Planet, majalah terbitan tunggal yang meneroka bagaimana perubahan iklim dan anjakan persekitaran lain meningkatkan kerentanan kepada penyakit berjangkit melalui darat dan laut. Majalah itu meneliti cara saintis membuat kemajuan dengan pemimpin dalam bidang lain ke arah penyelesaian yang merangkumi pelbagai perspektif dan kesalinghubungan semua bentuk hidupan dan planet ini.

Leave a Reply

Your email address will not be published.