Analisi bioinformatica delle interazioni tra cellula ospite e virus del vaiolo delle scimmie

Analisi bioinformatica delle interazioni tra cellula ospite e virus del vaiolo delle scimmie

Sebbene l’infezione da virus del vaiolo delle scimmie sia stata riscontrata prevalentemente nell’Africa occidentale e centrale, questo virus del DNA a doppio filamento è stato segnalato in molti paesi al di fuori dell’Africa a partire da maggio 2022. Simile al virus del vaiolo, anche il virus del vaiolo delle scimmie appartiene alla famiglia degli orthopoxvirus ed è meno grave. L’Organizzazione Mondiale della Sanità ha recentemente dichiarato l’epidemia globale di vaiolo delle scimmie un’emergenza sanitaria pubblica di rilevanza internazionale.

Imparare: Un approccio bioinformatico per analizzare sistematicamente i modelli molecolari delle interazioni tra cellula ospite e virus del vaiolo delle scimmie. Credito immagine: Yeti avvistato / Shutterstock

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In genere, i sintomi della malattia del vaiolo delle scimmie durano circa 2-4 settimane, con un basso tasso di mortalità del 3,6% nell’Africa occidentale e del 10,6% nel bacino del Congo. Il periodo di incubazione di questo virus è compreso tra 5 e 21 giorni, il che non è contagioso. I pazienti infetti dal vaiolo delle scimmie avvertono mal di testa, affaticamento, febbre, dolori muscolari e linfoadenopatia. Entro tre giorni dall'infezione compaiono eruzioni cutanee su varie parti del corpo come viso, mani, gambe, mucosa orale, congiuntiva, genitali e cornea.

Due vie principali per la trasmissione della malattia sono la trasmissione da animale a uomo e da uomo a uomo. Studi recenti relativi all'epidemia di vaiolo delle scimmie hanno segnalato la trasmissione da parte di MSM (uomini che hanno rapporti sessuali con uomini).

La maggior parte dei dati disponibili basati sull'infezione da vaiolo delle scimmie sono casi clinici. Esistono pochissimi studi sulle interazioni tra il virus e l’ospite. È importante comprendere i meccanismi sottostanti associati alle interazioni del vaiolo delle scimmie con gli esseri umani per causare infezioni gravi. Queste informazioni potrebbero aiutare a sviluppare trattamenti efficaci per curare e prevenire le infezioni da vaiolo delle scimmie.

Uno studio recentemente pubblicato sul bioRxiv *Il server di prestampa ha riportato l'interazione tra il vaiolo delle scimmie e le cellule umane. Le sequenze molecolari sono state sottoposte a screening per identificare i geni espressi in modo differenziale (DEG) e la segnalazione, la regolazione dell'espressione e le vie metaboliche ad essi associati. Questi risultati potrebbero aiutare a determinare un obiettivo efficace per il futuro trattamento della malattia del vaiolo delle scimmie.

A proposito di studiare

Per valutare gli effetti dell'infezione da vaiolo delle scimmie sulle cellule umane a livello di trascrizione, i set di dati di sequenziamento molecolare, vale a dire GSE36854 e GSE11234, sono stati ottenuti dal database Gene Expression Omnibus (GEO). Il set di dati GSE36854 conteneva otto campioni del ceppo virale del vaccinia IHD-W, del ceppo virale del vaccinia Brighton Red, del ceppo virale del vaiolo delle scimmie MSF infettato con cellule Hela e un campione bianco.

Il set di dati GSE11234 era basato su GPL6763, che includeva molti tipi di poxvirus e informazioni sul modello del genoma umano. I campioni di cellule Hela infette dal vaiolo delle scimmie sono stati analizzati per osservare i cambiamenti genomici. Le sequenze molecolari sono state elaborate e visualizzate per identificare i geni espressi in modo univoco in modo significativo

Risultati dello studio

Sono stati trovati un totale di 84 DEG diversi dai geni istonici, che sono stati utilizzati per ulteriori studi. Le interazioni virali fanno molto affidamento sui geni precoci per infettare le cellule ospiti e garantirne la sopravvivenza, la replicazione e la trasmissione. Questi geni sono anche associati alla regolazione dell'immunità dell'ospite. Pertanto, è stato analizzato lo stato di espressione genetica del virus del vaiolo delle scimmie e sono stati scoperti 26 presunti geni precoci che codificano per la proteina ripetitiva dell'anchirina.

Confrontando i dati di sequenziamento di molti campioni di vaiolo delle scimmie dell’epidemia del 2022 e del gene D1L documentato nel Regno Unito nel 2018, sono state osservate diverse mutazioni del sito. Queste mutazioni potrebbero essere responsabili di un migliore adattamento nell’ospite umano e di una migliore trasmissione da uomo a uomo.

I cambiamenti all'interno del corpo causati da stimoli esterni potrebbero essere esaminati analizzando le vie di segnalazione. È stato osservato che i DEG delle cellule Hela infette da vaiolo delle scimmie sono associati alle vie di segnalazione KEGG, come la via di segnalazione del TNF, la via di segnalazione dell'IL-17, la via di segnalazione di NF-kappa B, l'interazione del recettore citochina-citochina, la via di segnalazione del recettore della lectina di tipo C, l'infezione da herpesvirus associata al sarcoma di Kaposi, la differenziazione delle cellule Th17, la via di segnalazione del recettore NOD-like, il cancro polmonare a piccole cellule e le cellule T umane. infezione da virus della leucemia. Questa scoperta suggerisce che l’infezione da vaiolo delle scimmie innesca risposte immunitarie e provoca una risposta infiammatoria.

È stata eseguita l'analisi della malattia genetica (GD) per prevedere la relazione tra i DEG del vaiolo delle scimmie e varie malattie. Questa analisi ha rivelato l'associazione dell'infezione da vaiolo delle scimmie con cirrosi epatica, danno da riperfusione, neoplasie mammarie, infiammazione, malattia ipertensiva, artrite giovanile e ischemia cerebrale. I risultati di questo studio erano coerenti con i rapporti precedenti che rivelavano complicazioni e sequele del vaiolo delle scimmie. Inoltre, il presente studio ha osservato anche un’associazione tra l’infezione da vaiolo delle scimmie e la manifestazione di schizofrenia e depressione psicologica.

Il ruolo della prostaglandina endoperossido sintasi 2 (PTGS2), nota anche come cicloossigenasi 2 (COX-2), non è stato segnalato nell'infezione da vaiolo delle scimmie. Tuttavia, sulla base delle prove disponibili relative ad altre malattie, si pensava che il virus del vaiolo delle scimmie regolasse il processo patologico controllando PTGS2.

Sono stati estratti i geni hub come IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG, IER2, FST, NFKBIE e AREG da cellule HELA infette da vaiolo delle scimmie. Tipicamente, i geni hub sono associati a vari processi biologici. Gli autori hanno identificato i principali fattori di trascrizione che regolano i geni hub, ovvero h. IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX e ATF1, nonché miRNA (ad esempio hsa-mir-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir-335-5p e hsa-mir -203-3p).

Conclusioni

Lo studio attuale ha scoperto che il virus del vaiolo delle scimmie inibisce due geni antivirali, vale a dire IFIT1 e IFIT2. Inoltre, l’analisi bioinformatica effettuata tramite il database CellMiner ha dimostrato che AP-26113 (brigatinib) e itraconazolo sono promettenti per il trattamento delle infezioni da vaiolo delle scimmie.

*NOTA importante

bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono stati sottoposti a revisione paritaria e pertanto non dovrebbero essere considerati conclusivi, guidare la pratica clinica/comportamento sanitario o essere trattati come informazioni consolidate.

Riferimento:

• 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

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