Sebuah model pembelajaran mesin terbaru yang dikembangkan oleh para peneliti dari Michigan State University menunjukkan bahwa mutasi pada genom SARS-CoV-2 telah membuat virus itu lebih mudah untuk menular.
Hasil penelitiannya telah diterbitkan di server pracetak Arxiv.
Beragam mutasi genetik yang terjadi pada virus, menyebabkan berbagai respons dari virus itu sendiri. Sebagian virus yang bermutasi akan menjadi lebih jinak dengan sedikit atau bahkan tidak menimbulkan risiko bagi orang yang terinfeksi. Beberapa mutasi bahkan mengurangi daya penularan. Tetapi, beberapa mutasi menyebabkan suatu virus yang lebih mudah untuk menginfeksi.
Model yang dikembangkan oleh seorang peneliti utama, Guowei Wei, profesor di departemen Matematika dan Biokimia dan Biologi Molekuler, menganalisis genotipe SARS-CoV-2 lebih dari 20.000 sampel genom virus.
Para peneliti menganalisis mutasi yang terjadi pada protein spike — suatu protein yang terutama bertanggung jawab untuk memfasilitasi infeksi — dan menemukan bahwa lima dari enam subtipe virus yang diketahui sekarang lebih menular.
Wei dan timnya telah mempelajari serta menganalisis pola dan lokasi mutasi selama berbulan-bulan, melacak perubahan terhadap sampel genom virus resmi yang diambil pada Januari.
“Pengetahuan tentang infektivitas SARS-CoV-2 merupakan faktor penting untuk pengukuran pencegahan terhadap COVID-19 dan membuka kembali ekonomi global,” kata Wei. “Pertanyaan penting adalah apa konsekuensi dari mutasi ini terhadap penularan COVID-19, diagnostik, pencegahan, dan pengobatannya.”
Protein spike adalah bagian terluar dari virus yang menyerupai duri atau paku yang mencuat dari permukaannya, yang digunakan oleh virus untuk menempel pada sel inang. Infeksi virus terjadi ketika protein spike berinteraksi dengan reseptor sel inang manusia yang disebut angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2). Sehubungan dengan ACE2, para ilmuwan prihatin tentang konsep yang dikenal sebagai afinitas pengikatan, atau kekuatan interaksi pengikatan antara protein spike dan reseptor inang selama tahap awal infeksi.
“Infektivitas virus meningkat jika afinitas pengikatannya menguat,” kata Wei. “Saat ini, lebih dari 50 mutasi telah ditemukan bersama dengan pengikatan antarmuka pada receptor-binding domain (RBD) dari protein spike yang memiliki 194 kemungkinan lokasi mutasi.”
Model pembelajaran mesin Wei, sebuah neural network yang canggih, menganalisis lebih dari 8.000 catatan interaksi protein untuk menentukan dampak mutasi yang diketahui saat ini pada afinitas pengikatan protein spike SARS-CoV-2. Hasilnya, yang menunjukkan peningkatan afinitas pengikatan pada lima dari enam subtipe yang diketahui, menunjukkan bahwa infektivitas mungkin meningkat sebagai akibat dari mutasi.
Kemudia Wei dan timnya mengubah model mereka yang diaplikasikan pengujian waktunya ke masa depan.
“Sangat penting untuk mengetahui apakah subtipe SARS-CoV-2 di masa depan akan menimbulkan bahaya yang mengancam kesehatan masyarakat,” kata Wei. “Untuk tujuan ini, kami telah melakukan skrining sistematis dari semua kemungkinan 3.686 mutasi di masa depan pada 194 kemungkinan lokasi mutasi di sepanjang RBD.”
Model Wei memprediksi bahwa beberapa residu pada motif pengikat reseptor — area komponen RBD — memiliki peluang tinggi untuk bermutasi menjadi galur COVID-19 yang lebih menular.
Dia memperingatkan bahwa meskipun prediksi berbasis kecerdasan buatan konsisten dengan temuan eksperimental yang telah ada, studi lebih lanjut diperlukan untuk memahami sepenuhnya dampak mutasi pada infektivitas COVID-19, yang sangat penting bagi respons kesehatan masyarakat terhadap COVID-19.
Sebagai bagian dari penelitian mereka, Wei dan timnya juga memperkirakan bahwa virus corona baru yang menyebar ke seluruh dunia sedikit lebih menular daripada virus SARS awal yang ditemukan pada tahun 2003.
Wei mengatakan hasil tersebut sejalan dengan penelitian lain yang baru-baru ini diterbitkan oleh para peneliti di Scripps Research Institute di Florida. Studi ini menelaah terkait mutasi dari protein spike pada skala laboratorium, juga menemukan bahwa virus telah bermutasi dengan cara yang dapat meningkatkan penularannya.
