新方法可以识别复杂的进化群体中的适应性突变

由香港科技大学(HKUST)科学家共同领导的研究小组开发了一种方法，可研究HIV如何突变以逃脱多名患者的免疫系统，从而为HIV疫苗设计提供依据。

可以导致艾滋病的艾滋病毒迅速发展并攻击人体的免疫系统。病毒中的基因突变使其能够逃避T细胞和抗体引起的免疫反应，这使得设计有效的解决方案变得更加困难。虽然目前尚无法有效治愈该病毒，但可以通过药物控制。

现在，国际研究团队已经设计出一种新的方法，从传统的统计物理学出发，利用14种患者数据集揭示了HIV进化的选择模式，从而提供了一种有效地区分有助于病毒逃避免疫系统的突变的方法。随机变化。

电子与计算机工程学系，化学与生物工程学系教授马修·麦凯(Matthew McKay)教授说：“我们的新颖方法使我们能够区分哪些遗传变化可提供无优势或有害作用的进化优势。” ，他与加利福尼亚大学河滨分校物理与天文学助理教授约翰·巴顿教授共同领导了这项研究。

“该方法非常通用，可用于研究多种进化过程，例如病原体耐药性的进化和癌症的进化。我们方法的准确性和高效率使得能够分析复杂进化系统中的选择。超出了现有方法的范围。”

巴顿教授说：“了解疾病的遗传驱动因素在生物医学科学中很重要。” “能够识别基因组重排是了解疾病如何发生以及如何治疗的关键。” 疾病的遗传驱动因素的著名例子包括允许病毒逃避免疫控制的突变，而其他突变则赋予细菌耐药性。

他补充说：“然而，要区分真实的，自适应的突变和随机的遗传变异可能是困难的。” “我们开发的新方法使我们能够识别复杂的进化群体中的此类突变。”

他说：“但是，从数据中提取这些信息在计算上是困难的。” “我们使用了统计物理学的方法来克服这一计算难题。我们的方法可以普遍应用于不断发展的人口，而不仅限于艾滋病毒。”

具有已知遗传原因的一些众所周知的疾病是囊性纤维化，镰状细胞性贫血，杜氏肌营养不良症，色盲和亨廷顿氏病。

麦凯教授说：“我们的方法不仅限于艾滋病毒，但出于某些原因，我们将艾滋病毒作为一种检测系统。” “艾滋病毒具有在人体内变异以逃离免疫系统的非凡能力。但是，人们对这些免疫逃避动力学的细节还不甚了解。如果我们能够更清楚地了解艾滋病毒在人体内的进化方式，这可能有助于开发更好的抗病毒治疗方法。”

他们的发现刚刚于2020年11月30日发表在高影响力的科学杂志《自然生物技术》上。

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