Primeiro, vamos começar com o básico. Todos os seres vivos têm um genoma.
Os genomas são feitos de DNA. Cada uma de suas células tem uma cópia de seu genoma embalada dentro dele. Você pode pensar nisso como um manual de instruções ou um livro de receitas. O genoma tem todas as instruções ou "receitas" de que seu corpo precisa para funcionar e parecer a forma como funciona.
O genoma humano é escrito em uma série de 3 bilhões de bases de DNA de quatro tipos diferentes. Cada base pode ser representada por uma de quatro "letras" no "alfabeto" do DNA. A maior parte do seu DNA será parecida com a de qualquer outra pessoa. Mas pequenas diferenças na ortografia ou na seqüência dessas letras em milhares de genes em todo o seu genoma explicam, em parte, o que o torna único.
Os vírus também têm genomas. Um genoma de vírus pode ser feito de DNA ou de uma molécula semelhante chamada RNA. Comparado ao seu genoma, um genoma de vírus é minúsculo. Por exemplo, os coronavírus como o que causa a COVID-19 têm um genoma de RNA com cerca de 30.000 letras (ou seja, 100.000 vezes menor do que o genoma humano). O genoma da gripe ou vírus da gripe é ainda mais curto, com cerca de 13.500 letras de RNA.
Nem todos os vírus deixam as pessoas doentes. Mas os genomas daqueles que têm todas as instruções necessárias para que eles infectem nossas células, façam mais cópias de si mesmos e se espalhem. Pequenas diferenças nessas instruções podem fazer com que vírus diferentes ou diferentes variantes ou cepas do mesmo vírus pareçam diferentes e atuem de maneiras diferentes. Os cientistas podem aprender muito sobre um vírus através do estudo de seu genoma.
A seqüência do genoma de um vírus é a seqüência ou ordem das bases ou letras que compõem o material genético de um vírus, ou seu genoma. Se fosse para anotar
a seqüência genômica de um coronavírus em particular, seria uma série de cerca de 30.000 letras. A chave é colocá-las na ordem correta para que você as encontre em um determinado vírus.
No caso do RNA, os cientistas usam as letras A, C, G e U, que representam cada uma das quatro bases do RNA: adenina, citosina, guanina e uracil. É o mesmo para o DNA, exceto que é um T de timina no lugar de uracilo. O processo que os cientistas usam para descobrir a ordem correta das letras em uma determinada amostra de vírus é chamado de seqüenciamento genômico.
O que nos diz a sequência de genomas de vírus?
Os vírus e os genomas dos vírus mudam o tempo todo. A razão é que as células às vezes cometem erros.
Quando um genoma viral é copiado dentro de uma célula infectada, às vezes uma "gralha" passa. Na maioria das vezes, esses erros ortográficos não fazem muita diferença. Mas às vezes eles podem mudar a aparência de um vírus ou agir de maneiras que se revelam importantes. Ninguém sabe exatamente de onde veio o vírus que causa a COVID-19. Mas ele provavelmente surgiu de um coronavírus em outro animal, como um morcego, que mudou por engano de uma forma que permitiu que ele infectasse as pessoas.
O seqüenciamento genético é como os cientistas encontraram este novo coronavírus humano logo após ele ter aparecido nas pessoas. No início, o que eles sabiam era que as pessoas na China estavam adoecendo de repente com sintomas respiratórios. Assim, os cientistas sequenciaram o genoma de uma amostra viral de uma pessoa que trabalhava em um mercado de onde eles pensavam que poderia ter vindo. Comparando a seqüência de RNA com outras seqüências de genoma viral que eles tinham de estudos anteriores, eles puderam dizer imediatamente que era um coronavírus que eles não tinham visto em pessoas antes.
Embora fosse um vírus novo para as pessoas, elas sabiam muito sobre ele imediatamente, com base em seu genoma. Isso porque os cientistas tinham estudado coronavírus relacionados que tinham causado surtos anteriores em pessoas. A partir desses estudos, eles sabiam sobre algumas das partes importantes do genoma coronavírus, incluindo o gene que codifica o que os cientistas chamam de sua proteína spike.
Eles sabiam que o espigão seria importante para que o vírus infectasse nossas células. Eles também sabiam que ele poderia ser um alvo útil para vacinas ou outros tratamentos. Eles sabiam de tudo isso logo após a descoberta do coronavírus porque podiam sequenciar seu genoma e comparar o genoma com outros genomas virais.
Portanto, a sequência do genoma pode revelar muitas coisas úteis.
Ele pode identificar um novo vírus ou dizer que tipo de vírus está deixando alguém doente. Pode dar aos cientistas idéias sobre como um vírus pode nos deixar doentes com base em seus genes e nas proteínas que eles codificam, juntamente com formas de tentar detê-lo. Quando um vírus se propaga de pessoa para pessoa ao redor do mundo, os cientistas podem usar seqüências de genoma para rastrear seus movimentos e quaisquer mudanças que aconteçam.
Qual é o propósito do Sequenciamento de Genoma de Vírus para a COVID-19 e a Gripe?
Os cientistas rastreiam o vírus da gripe há décadas. Eles os utilizam para comparar os vírus que existem atualmente com os que existiam no passado. Com base nas seqüências genômicas, eles procuram diferenças importantes na forma como certos genes são grafados. Algumas mudanças não fazem muita diferença alguma. Mas outras afetam a facilidade com que um vírus se espalha de uma pessoa para outra ou o quanto ele deixa as pessoas doentes.
Todos os anos, os cientistas usam seqüências do genoma da gripe para ajudá-los a decidir o que incluir nas vacinas contra a gripe. Como estes vírus existem há tanto tempo e mudam o tempo todo, é possível encontrar versões ligeiramente diferentes mesmo em amostras que vieram de uma pessoa com gripe. Em um ano normal, os cientistas seqüenciam milhares de vírus da gripe para mantê-los informados e ajudá-los a tomar decisões de saúde pública.
Na pandemia COVID-19, o seqüenciamento do genoma tem sido importante. As seqüências genômicas ajudam os cientistas a rastrear a forma como o coronavírus está se espalhando e como ele está mudando. Eles também podem estudar seqüências de genoma para descobrir quais mudanças valem a pena se preocupar e quais provavelmente não valem.
Por exemplo, um estudo em Boston usou cerca de 800 genomas virais para ver como o coronavírus estava se espalhando ali desde cedo. Com base em pequenas mudanças nos genomas, eles puderam dizer que o coronavírus chegou à área de Boston dezenas de vezes, vindo da Europa e de partes dos EUA. Pesquisadores também puderam dizer que uma única conferência levou a milhares de infecções em Boston e em outros lugares do mundo.
Os cientistas continuam a sequenciar o coronavírus que faz com que o COVID-19 entenda como ele se move e pegue novas variantes à medida que elas surgem. Este processo é chamado de vigilância genômica.
A vigilância genômica envolve o seqüenciamento de muitas amostras. Ela revela novas variantes, ou genomas virais que têm uma ou mais mutações nelas.
Algumas variantes que aparecem simplesmente desaparecem ou não fazem nenhuma diferença. Quando as mudanças no genoma parecem preocupantes, os cientistas as classificam como uma "variante de interesse" ou uma "variante de preocupação". É provável que você esteja familiarizado com variantes do coronavírus, tais como Delta ou Omicron.
Uma das razões pelas quais os cientistas estavam preocupados desde cedo com a Omicron é que a variante tem cerca de 50 tipos ou mutações em seu genoma. Muitas dessas mutações também estão na proteína spike, que é a parte do vírus que as vacinas e nossos sistemas imunológicos utilizam para atacá-la.
Devido a estas mudanças, a Omicron se espalha mais rapidamente que o coronavírus original que causa a COVID-19. Os cientistas esperam que novas variantes continuem surgindo. Continuando o seqüenciamento e a vigilância do genoma, eles podem tentar se manter à frente do vírus. Os cientistas podem usar o seqüenciamento do genoma para identificar e rastrear qualquer vírus que lhes interesse.
Como é feito o seqüenciamento de genomas de vírus?
O sequenciamento genético é muito mais fácil e barato agora do que costumava ser. Os genomas virais também são mais fáceis de seqüenciar do que um genoma humano devido ao seu pequeno tamanho. Aqui estão os principais passos:
Extração
. Os cientistas extraem o RNA ou DNA de uma amostra que contém o vírus.
Preparação da amostra
. Os cientistas preparam a amostra. Por exemplo, eles podem ter que cortar o RNA ou DNA em pedaços menores ou adicionar certos fragmentos às extremidades. As etapas específicas dependem do tipo de máquina que os cientistas estão usando.
Sequenciamento
. Os cientistas colocam a amostra em uma máquina de seqüenciamento. A máquina lê sinais que lhes dizem a ordem das bases ou letras no DNA ou RNA.
Análise
. As máquinas acabarão com muitas cadeias de letras que não cobrem individualmente todo o genoma. Eles usarão computadores para colocar tudo junto em uma seqüência completa do genoma e identificar quaisquer diferenças na nova seqüência em comparação com outras.
