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जीनोमिक महामारी विज्ञान स्थानीय और विश्व स्तर पर COVID-19 के प्रसार को कैसे ट्रैक कर रहा है?

15 जनवरी, 2021 - पारुल सैनी, वेबमेडी टीम


नोवेल कोरोनावायरस जीनोम अनुक्रमण तकनीक और डेटा प्रोसेसिंग को पहले की तरह चुनौती दे रहा है।

दिसंबर 2019 में, गंभीर निमोनिया के नए मामलों का पहली बार चीन के वुहान में पता चला था, और इसका कारण गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम (SARS) कोरोनावायरस से संबंधित एक उपन्यास बीटा कोरोनावायरस होना था, जो 2002 में एक बैट जलाशय से उभरा था। प्रकोप के पहले महीने, सीओवीआईडी -19 के 2,641 मामलों में 1,832 अस्पताल में भर्ती, 207 गहन देखभाल में प्रवेश और 126 मौतें हुईं। कोरोनावायरस रोग 2019 (COVID-19), SARS-CoV-2 के कारण होने वाली बीमारी को विश्व स्वास्थ्य संगठन द्वारा 30 जनवरी, 2020 को अंतरराष्ट्रीय चिंता का सार्वजनिक स्वास्थ्य आपातकाल और 11 मार्च, 2020 को एक महामारी घोषित किया गया था। कोविड 19 इसने दुनिया भर में लॉकडाउन, आर्थिक और सामाजिक अशांति पैदा कर दी है जिससे स्वास्थ्य सेवा क्षेत्र खत्म हो गया है।

कई प्रकोपों का सुझाव है कि तैयारी और प्रतिक्रिया रणनीतियों को आधुनिकीकरण की आवश्यकता है। डीएनए अनुक्रमण, जीनोमिक्स, महामारी विज्ञान, और बड़े डेटा विश्लेषण में आधुनिक प्रगति रोगसूचक और स्पर्शोन्मुख संचरण नेटवर्क का पता लगाने और प्रसार और जोखिम वाली आबादी की साइटों की पहचान करने के लिए नए मॉडल देती है, जिससे सामाजिक और आर्थिक को कम करने के लिए वायरस संचरण को तोड़ने या देरी करने की क्षमता सक्षम होती है। अशांति और रुग्णता और मृत्यु दर को कम करना।

नमूने और महामारी विज्ञान डेटा

आनुवंशिकीविद दशकों से वायरल जीनोम को अनुक्रमित करने में सक्षम हैं, लेकिन प्रौद्योगिकी में नवीनतम प्रगति का अर्थ है कि वे अब कुछ घंटों या दिनों में ऐसा कर सकते हैं। जितनी जल्दी, दुनिया भर के वैज्ञानिक नेक्स्टस्ट्रेन नामक एक वैश्विक ओपन-सोर्स नेटवर्क के माध्यम से जो कुछ भी सीखते हैं उसे साझा कर सकते हैं। यह गति और सहयोग एक गेम-चेंजर रहा है, जिससे इस "जीनोमिक महामारी विज्ञान" का वास्तविक समय में उपयोग किया जा सकता है क्योंकि COVID-19 महामारी सामने आती है। जीनोमिक महामारी विज्ञान की अधिकांश शक्ति इस तथ्य से प्राप्त होती है कि अधिकांश वायरस अपने जीनोम की नकल करते समय बहुत सारी गलतियाँ करते हैं, इसलिए अनुक्रम में बदलाव - यानी नए उत्परिवर्तन - अपेक्षाकृत बार-बार होते हैं। यह उन विषाणुओं के लिए विशेष रूप से सच है जो आरएनए को अपनी आनुवंशिक सामग्री के रूप में उपयोग करते हैं, जैसा कि कोरोनवीरस करते हैं। इनमें से बहुत कम उत्परिवर्तन इस बात को प्रभावित करते हैं कि वायरस कैसे कार्य करता है - अधिकांश का कोई स्पष्ट परिणाम नहीं होता है - लेकिन शोधकर्ता उन्हें वायरस के परिवार के पेड़ बनाने के लिए मार्कर के रूप में उपयोग कर सकते हैं और यह देखने के लिए कि वायरस समय के साथ कैसे बदल गया है और यह कैसे आगे बढ़ा है लोकेल टू लोकेल।

COVID-19 के प्रकोप की शुरुआत में, दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने मरीजों से परीक्षण किए गए वायरस का अनुक्रमण शुरू किया और नेक्स्टस्ट्रेन पर वायरस के परिवार के पेड़ का निर्माण किया। लगभग तुरंत, वे देख सकते थे कि पेड़ छोटा था - वायरस अनुक्रमों ने अभी तक कई अलग-अलग उत्परिवर्तन प्राप्त नहीं किए थे, जिसका अर्थ है कि नया कोरोनावायरस, SARS-CoV-2, लंबे समय से मनुष्यों को संक्रमित नहीं कर रहा था। इसके अलावा, पेड़ में एक ही तना था, जो दर्शाता है कि दिसंबर 2019 की शुरुआत में मनुष्यों को संक्रमित करने वाले प्रत्येक वायरस के एक मामले से बाहर होने की संभावना है। SARS Cov-2 वायरस की आनुवंशिक परिवर्तनशीलता का अर्थ यह भी है कि महामारी विज्ञानियों की गति को ट्रैक करने के लिए उनके जीनोम में इन विविधताओं का उपयोग कर सकते हैं। महामारी के दौरान वायरस। ऐसा इसलिए है क्योंकि अधिकांश उत्परिवर्तन अनिवार्य रूप से यादृच्छिक होते हैं, इसलिए वायरस के पेड़ की प्रत्येक शाखा में उत्परिवर्तन का अपना अनूठा सेट होने की संभावना है। यदि एक व्यक्ति के वायरस में उत्परिवर्तन ए, बी, और सी होता है, उदाहरण के लिए, वह व्यक्ति इसे किसी ऐसे व्यक्ति से पकड़ सकता है जिसका वायरस ए और बी या ए और सी ले जाता है, लेकिन किसी ऐसे व्यक्ति से नहीं जिसके वायरस में ए, बी, सी और डी है। .

जेनेटिक ट्रेल के बाद

वर्तमान महामारी की शुरुआत में, नेक्स्टस्ट्रेन ने कनाडा, ऑस्ट्रेलिया और यूके के रूप में व्यापक रूप से दूरी वाले देशों में लोगों से समान या निकट-समान कोरोनावायरस जीनोम की उपस्थिति दर्ज की। जीनोम इतने समान थे कि वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला कि उन्होंने एक सामान्य स्रोत साझा किया होगा। उस लाल झंडे ने और पूछताछ की, जिससे पता चला कि सभी बीमारों ने हाल ही में ईरान की यात्रा की थी। कोविड -19 वायरस के लिए, प्रत्येक वायरल वंश प्रति वर्ष लगभग 30 नए उत्परिवर्तन जमा करता है, जो संचरण श्रृंखला में प्रति दो लिंक में लगभग एक नया उत्परिवर्तन होता है। नतीजतन, एक ही वायरल जीनोम अनुक्रम विभिन्न लोगों में पाया जा सकता है, इसलिए जीनोम-ट्रैकर्स केवल कुछ मुट्ठी भर संदिग्धों तक संचरण को सीमित कर सकते हैं। अतिरिक्त अनिश्चितता इस तथ्य से आती है कि शोधकर्ता संभवतः व्यापक महामारी में प्रत्येक संक्रमित व्यक्ति से वायरस का अनुक्रम नहीं कर सकते हैं।

वायरल फैमिली ट्री

एक महामारी की शुरुआत में एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य प्रश्न का उत्तर देने में जीनोम बहुत अच्छे हो सकते हैं: क्या किसी दिए गए इलाके में यात्रियों द्वारा आयात किए गए नए संक्रमण हैं, या वे स्वदेशी हैं? उत्तरार्द्ध – समुदाय के भीतर फैल रहे वायरस का परिणाम – सामाजिक-दूर करने के उपायों की आवश्यकता पैदा करेगा जो अब हम में से बहुत से परिचित हैं।

फरवरी के अंत में, उदाहरण के लिए, सीक्वेंसर को जर्मनी और इटली में ऐसे मरीज मिले जिन्होंने समान असामान्य वायरल म्यूटेशन साझा किया। चूंकि जर्मन रोगी जल्दी बीमार हो गया था, इसलिए कुछ शोधकर्ताओं ने यह सुझाव दिया कि वायरस जर्मनी से इटली में फैल गया था। वास्तव में, हालांकि, जर्मन और इतालवी दोनों रोगियों ने किसी तीसरे व्यक्ति से वायरस पकड़ा होगा, फिर भी रहस्यमय, जिसका वायरस अनुक्रमित नहीं था। फिर भी, इन सीमाओं ने जीनोमिक महामारी विज्ञान को COVID-19 महामारी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने से नहीं रोका है। इस दृष्टिकोण ने सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारियों को रोगज़नक़ की पहचान करने, उसकी यात्रा का पता लगाने और सामुदायिक प्रसार को तुरंत पहचानने में मदद की है। और आने वाले महीनों में, इस पद्धति में योगदान करने के लिए और भी बहुत कुछ हो सकता है। एक योगदान लंबी अवधि के अध्ययन से आने की संभावना है जहां जीनोम में उत्परिवर्तन आते हैं। अधिकांश आनुवंशिक परिवर्तन, याद रखें, वायरस पर बहुत कम या कोई फर्क नहीं पड़ता: वे विकासवादी जीवविज्ञानी की भाषा में "तटस्थ" हैं। लेकिन उत्परिवर्तन जो प्रमुख प्रोटीन के आकार को बदलते हैं, जैसे कि वायरस की सतह पर स्पाइक प्रोटीन जो हमारी कोशिकाओं में रिसेप्टर्स को बांधता है, अधिक मायने रखता है।

वायरस के संचरण को ट्रैक करने के लिए जीनोमिक ब्रेडक्रंब का उपयोग करके, महामारी विज्ञानियों को यह पहचानने की उम्मीद है कि किन गतिविधियों से वायरस फैलने की सबसे अधिक संभावना है। विज्ञान समुदाय जितना संभव हो उतना जीनोमिक डेटा खोजने पर केंद्रित है। अगला कदम SARS-CoV-2 के जीनोमिक अनुक्रमों और इसके वायरल गुणों के बीच संबंधों की खोज करना हो सकता है। इससे वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिल सकती है कि क्या किसी विशेष उत्परिवर्तन से अधिक गंभीर संक्रमण या लक्षणों का एक समूह होता है।

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