Βιοπληροφορική ανάλυση αλληλεπιδράσεων ιού-κυττάρου ξενιστή ιού της ευλογιάς των πιθήκων

Βιοπληροφορική ανάλυση αλληλεπιδράσεων ιού-κυττάρου ξενιστή ιού της ευλογιάς των πιθήκων

Αν και η λοίμωξη από τον ιό της ευλογιάς των πιθήκων έχει εντοπιστεί κυρίως στη Δυτική και Κεντρική Αφρική, αυτός ο δίκλωνος ιός DNA έχει αναφερθεί σε πολλές χώρες εκτός Αφρικής από τον Μάιο του 2022. Παρόμοια με τον ιό της ευλογιάς των πιθήκων, ο ιός της ευλογιάς των πιθήκων ανήκει επίσης στην οικογένεια των ιών ορθοποξιάς και είναι λιγότερο σοβαρός. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας κήρυξε πρόσφατα την παγκόσμια επιδημία της ευλογιάς των πιθήκων έκτακτη ανάγκη για τη δημόσια υγεία διεθνούς ενδιαφέροντος.

Μαθαίνω: Μια προσέγγιση βιοπληροφορικής για τη συστηματική ανάλυση των μοριακών μοτίβων των αλληλεπιδράσεων ιού ευλογιάς πιθήκου-κυττάρου ξενιστή. Πίστωση εικόνας: Spotted Yeti / Shutterstock

φόντο

Ηλεκτρονικό βιβλίο Γενετικής & Γονιδιωματικής

Συγκέντρωση των κορυφαίων συνεντεύξεων, άρθρων και ειδήσεων του περασμένου έτους. Κάντε λήψη ενός αντιγράφου σήμερα

Τυπικά, τα συμπτώματα της νόσου της ευλογιάς των πιθήκων διαρκούν περίπου 2-4 εβδομάδες, με χαμηλό ποσοστό θνησιμότητας 3,6% στη Δυτική Αφρική και 10,6% στη Λεκάνη του Κονγκό. Η περίοδος επώασης αυτού του ιού είναι μεταξύ 5 και 21 ημερών, η οποία δεν είναι μεταδοτική. Οι ασθενείς που έχουν μολυνθεί από ευλογιά των πιθήκων εμφανίζουν πονοκεφάλους, κόπωση, πυρετό, μυϊκό πόνο και λεμφαδενοπάθεια. Μέσα σε τρεις ημέρες από τη μόλυνση, εμφανίζονται δερματικά εξανθήματα σε διάφορα μέρη του σώματος όπως το πρόσωπο, τα χέρια, τα πόδια, ο στοματικός βλεννογόνος, ο επιπεφυκότας, τα γεννητικά όργανα και ο κερατοειδής.

Δύο κύριες οδοί μετάδοσης της νόσου είναι η μετάδοση από ζώο σε άνθρωπο και από άνθρωπο σε άνθρωπο. Πρόσφατες μελέτες που σχετίζονται με το ξέσπασμα της ευλογιάς των πιθήκων ανέφεραν μετάδοση από το MSM (άντρες που κάνουν σεξ με άνδρες).

Η πλειονότητα των διαθέσιμων δεδομένων με βάση τη μόλυνση από τη νόσο της ευλογιάς των πιθήκων είναι αναφορές περιστατικών. Υπάρχουν πολύ λίγες μελέτες σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ιού και του ξενιστή. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τους υποκείμενους μηχανισμούς που σχετίζονται με τις αλληλεπιδράσεις της ευλογιάς των πιθήκων με τους ανθρώπους για την πρόκληση σοβαρών λοιμώξεων. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη αποτελεσματικών θεραπειών για τη θεραπεία και την πρόληψη των λοιμώξεων από την ευλογιά των πιθήκων.

Μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη για το bioRxiv * Ο διακομιστής προεκτύπωσης ανέφερε την αλληλεπίδραση μεταξύ της ευλογιάς των πιθήκων και των ανθρώπινων κυττάρων. Οι μοριακές αλληλουχίες υποβλήθηκαν σε διαλογή για τον εντοπισμό διαφορικά εκφραζόμενων γονιδίων (DEGs) και των σχετικών σημάτων, ρύθμισης έκφρασης και μεταβολικών οδών. Αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να βοηθήσουν στον καθορισμό ενός αποτελεσματικού στόχου για μελλοντική θεραπεία της νόσου της ευλογιάς των πιθήκων.

Σχετικά με τη μελέτη

Για να αξιολογηθούν τα αποτελέσματα της μόλυνσης από ευλογιά των πιθήκων σε ανθρώπινα κύτταρα σε επίπεδο μεταγραφής, ελήφθησαν σύνολα δεδομένων μοριακής αλληλουχίας, συγκεκριμένα GSE36854 και GSE11234, από τη βάση δεδομένων Gene Expression Omnibus (GEO). Το σύνολο δεδομένων GSE36854 περιείχε οκτώ δείγματα του στελέχους ιού δαμαλίτιδας IHD-W, του ιού της δαμαλίτιδας του στελέχους Brighton Red, του στελέχους των MSF του ιού της ευλογιάς των πιθήκων που είχαν μολυνθεί με κύτταρα Hela και ένα τυφλό δείγμα.

Το σύνολο δεδομένων GSE11234 βασίστηκε στο GPL6763, το οποίο περιελάμβανε πολλούς τύπους πληροφοριών προτύπου ιού ευλογιάς και ανθρώπινου γονιδιώματος. Τα μολυσμένα με ευλογιά των πιθήκων δείγματα κυττάρων Hela αναλύθηκαν για να παρατηρηθούν γονιδιωματικές αλλαγές. Οι μοριακές αλληλουχίες υποβλήθηκαν σε επεξεργασία και οπτικοποιήθηκαν για να ταυτοποιηθούν σημαντικά μοναδικά εκφραζόμενα γονίδια

Αποτελέσματα μελέτης

Βρέθηκαν συνολικά 84 DEG εκτός από γονίδια ιστόνης, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για περαιτέρω μελέτες. Οι ιικές αλληλεπιδράσεις βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε πρώιμα γονίδια για να μολύνουν τα κύτταρα ξενιστές και να διασφαλίζουν την επιβίωση, την αναπαραγωγή και τη μετάδοσή τους. Αυτά τα γονίδια συνδέονται επίσης με τη ρύθμιση της ανοσίας του ξενιστή. Ως εκ τούτου, η κατάσταση γονιδιακής έκφρασης του ιού της ευλογιάς των πιθήκων αναλύθηκε και ανακαλύφθηκαν 26 πιθανά πρώιμα γονίδια που κωδικοποιούν την πρωτεΐνη επανάληψης αγκυρίνης.

Κατά τη σύγκριση δεδομένων αλληλουχίας από πολλά δείγματα ευλογιάς πιθήκων από την επιδημία του 2022 και το γονίδιο D1L που τεκμηριώθηκε από το Ηνωμένο Βασίλειο το 2018, παρατηρήθηκαν αρκετές μεταλλάξεις θέσεων. Αυτές οι μεταλλάξεις θα μπορούσαν να είναι υπεύθυνες για καλύτερη προσαρμογή στον ανθρώπινο ξενιστή και βελτιωμένη μετάδοση από άνθρωπο σε άνθρωπο.

Οι αλλαγές στο εσωτερικό του σώματος που προκαλούνται από εξωτερικά ερεθίσματα θα μπορούσαν να εξεταστούν με την ανάλυση των οδών σηματοδότησης. Οι DEG από κύτταρα Hela μολυσμένα με ευλογιά πιθήκου παρατηρήθηκε ότι συσχετίζονται με σηματοδοτικά μονοπάτια KEGG, όπως μονοπάτι σηματοδότησης TNF, μονοπάτι σηματοδότησης IL-17, σηματοδοτικό μονοπάτι NF-kappa B, αλληλεπίδραση υποδοχέα κυτοκίνης-κυτοκίνης, μονοπάτι σηματοδότησης υποδοχέα λεκτίνης τύπου C, οδός σηματοδότησης υποδοχέα λεκτίνης Kapeas λοίμωξη, διαφοροποίηση κυττάρων Th17, μονοπάτι σηματοδότησης υποδοχέα παρόμοιο με το NOD, μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα και μόλυνση από τον ιό της λευχαιμίας των ανθρώπινων Τ-κυττάρων. Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι η λοίμωξη από την ευλογιά των πιθήκων πυροδοτεί ανοσολογικές αποκρίσεις και προκαλεί φλεγμονώδη απόκριση.

Πραγματοποιήθηκε ανάλυση γενετικής νόσου (GD) για να προβλεφθεί η σχέση μεταξύ των DEG της ευλογιάς των πιθήκων και διαφόρων ασθενειών. Αυτή η ανάλυση αποκάλυψε τη συσχέτιση της λοίμωξης από την ευλογιά των πιθήκων με κίρρωση του ήπατος, τραυματισμό επαναιμάτωσης, νεοπλάσματα του μαστού, φλεγμονή, υπερτασική νόσο, νεανική αρθρίτιδα και ισχαιμία του εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης ήταν σύμφωνα με προηγούμενες αναφορές που αποκάλυπταν επιπλοκές και συνέπειες της ευλογιάς των πιθήκων. Επιπλέον, η τρέχουσα μελέτη παρατήρησε επίσης μια συσχέτιση μεταξύ της λοίμωξης από την ευλογιά των πιθήκων και της εκδήλωσης σχιζοφρένειας και ψυχολογικής κατάθλιψης.

Ο ρόλος της συνθάσης 2 ενδοϋπεροξειδίου της προσταγλανδίνης (PTGS2), επίσης γνωστή ως κυκλοοξυγενάση 2 (COX-2), δεν έχει αναφερθεί στη μόλυνση από ευλογιά των πιθήκων. Ωστόσο, με βάση τα διαθέσιμα στοιχεία που σχετίζονται με άλλες ασθένειες, ο ιός της ευλογιάς των πιθήκων θεωρήθηκε ότι ρυθμίζει την παθολογική διαδικασία ελέγχοντας το PTGS2.

Τα γονίδια πλήμνης όπως IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE και AREG από κύτταρα HELA μολυσμένα με ευλογιά πιθήκου εκχυλίστηκαν. Τυπικά, τα γονίδια πλήμνης συνδέονται με διάφορες βιολογικές διεργασίες. Οι συγγραφείς εντόπισαν τους κύριους μεταγραφικούς παράγοντες που ρυθμίζουν τα γονίδια κόμβου, δηλαδή το h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX και ATF1, καθώς και miRNAs (π.χ. hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-5hsamir-3p, -203-3p).

συμπεράσματα

Η τρέχουσα μελέτη διαπίστωσε ότι ο ιός της ευλογιάς των πιθήκων αναστέλλει δύο αντιϊκά γονίδια, συγκεκριμένα το IFIT1 και το IFIT2. Επιπλέον, η ανάλυση βιοπληροφορικής μέσω της βάσης δεδομένων CellMiner έδειξε ότι το AP-26113 (brigatinib) και η ιτρακοναζόλη είναι πολλά υποσχόμενα για τη θεραπεία των λοιμώξεων από την ευλογιά των πιθήκων.

*Σημαντική ΣΗΜΕΙΩΣΗ

Το bioRxiv δημοσιεύει προκαταρκτικές επιστημονικές εκθέσεις που δεν έχουν αξιολογηθεί από ομοτίμους και επομένως δεν πρέπει να θεωρούνται πειστικές, να καθοδηγούν την κλινική πρακτική/συμπεριφορά στην υγεία ή να αντιμετωπίζονται ως καθιερωμένες πληροφορίες.

Αναφορά:

• Tang, Z. et al. (2022) Ein bioinformatischer Ansatz zur systematischen Analyse der molekularen Muster von Interaktionen zwischen Affenpockenvirus und Wirtszelle. bioRxiv 2022.10.12.511850; doi: https://doi.org/10.1101/2022.10.12.511850, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.12.511850v1

.