Cercetătorii identifică 20 de variante SARS-CoV-2 prin „coduri de bare Raman” ale ARN-ului viral
O echipă de cercetare condusă de profesorul Giuseppe Pezzotti la Centrul de Inginerie Biomedicală din cadrul Universității Medicale Kansai din Japonia a demonstrat că diferențele în structura moleculară a ARN-ului viral pot fi captate sub forma unor „coduri de bare Raman”, permițând identificarea a 20 de variante și subvariante SARS-CoV-2. Rezultatele, publicate online în revista Advanced Science pe 30 septembrie 2026, deschid calea spre o metodă rapidă de identificare a variantelor virale noi.
Identificarea și supravegherea variantelor virale s-au bazat în mod tradițional pe secvențierea ARN, care oferă informații detaliate despre secvența nucleotidelor, dar presupune proceduri îndelungate, instrumente specializate, prelucrarea probelor și analize computaționale. Totuși, ARN-ul viral nu este doar o simplă succesiune a celor patru baze genetice: moleculele de ARN se pliază în structuri tridimensionale complexe prin interacțiuni între nucleotide vecine și baze complementare. Aceste structuri secundare pot influența comportamentul biologic al ARN-ului și pot varia chiar și atunci când compoziția generală a nucleotideelor pare similară.
Spectroscopia Raman poate citi instantaneu astfel de structuri. Cercetătorii au pornit de la o întrebare fundamentală: pot vibrațiile moleculare ale ARN-ului viral oferi o amprentă distinctivă a diferitelor variante virale, chiar și atunci când compoziția genetică convențională apare ca fiind foarte asemănătoare? Spectroscopia Raman sondează direct vibrațiile moleculare: în loc să citească secvența ARN literă cu literă, ea capturează o amprentă vibrațională moleculară provenită din scheletul ARN, inelele de riboză, legăturile fosfat și bazele azotate. Studiul introduce conceptul de codificare a acestor amprente sub formă de coduri de bare Raman, punând bazele unui nou concept de „genom Raman”.
Au fost extrase fire de nucleotide ARN din 20 de tulpini SARS-CoV-2, incluzând izolatul japonez original, tulpinile alpha, beta, gamma, delta, lambda, theta, mu și 12 subvariante omicron. Spectrele Raman ale acestor ARN-uri au fost achiziționate sistematic și deconvoluate matematic pentru a le identifica componentele moleculare individuale. Deși toate probele au împărtășit semnale caracteristice asociate scheletului ARN, inelelor de ribofuranoză, grupurilor fosfat și bazelor azotate, au apărut diferențe subtile, dar reproductibile, între tulpini. Aceste diferențe nu au reflectat pur și simplu variații în abundența relativă a celor patru baze ARN: tulpinile investigate au prezentat fracții de baze foarte similare atunci când au fost evaluate pe baza secvențelor lor genomice, însă spectrele Raman au arătat semnături moleculare marcat diferite.
Cercetătorii au codificat trăsăturile spectrale caracteristice în coduri de bare Raman. Spre deosebire de analiza convențională a componentelor principale, care a oferit doar o separare limitată, abordarea bazată pe codurile de bare Raman a reușit să diferențieze toate cele 20 de tulpini și subvariante investigate. Originile moleculare ale acestor diferențe au fost explorate suplimentar prin corelarea benzilor Raman specifice cu trăsături ale structurii secundare a ARN, inclusiv conformația scheletului, caracteristicile lanțului de nucleotide, dinamica ribofuranozei, formarea structurilor de tip „hairpin”, lungimea tulpinii și mediile de împerechere a bazelor.
Descoperirile ar putea contribui la dezvoltarea unor abordări mai rapide și mai accesibile pentru supravegherea virală și diagnosticul molecular. Deoarece analiza Raman poate caracteriza potențial ARN-ul viral fără a efectua secvențierea completă a ARN-ului, ea ar putea permite în cele din urmă screeningul rapid al variantelor emergente atunci când informațiile la timp sunt deosebit de importante, cum ar fi în timpul focarelor, epidemiilor și în situații de urgență sau de terapie intensivă. Într-un sens mai larg, conceptul de „genom Raman” ar putea deschide un nou domeniu în medicina moleculară și microbiologie, în care starea structurală a acizilor nucleici este investigată direct prin amprentele lor moleculare. Odată cu dezvoltarea tehnologică suplimentară, automatizarea și integrarea cu inteligența artificială, amprentele moleculare bazate pe Raman ar putea completa secvențierea convențională și ar putea oferi un strat suplimentar, rapid, de informații pentru identificarea și monitorizarea agenților patogeni emergenți.
