التحليلات الميتاجينومية للحمض النووي للعينات السريرية المأخوذة من الأفراد المصابين بفيروس جدري القرود

التحليلات الميتاجينومية للحمض النووي للعينات السريرية المأخوذة من الأفراد المصابين بفيروس جدري القرود

وفي دراسة حديثة نشرت في com.bioRxiv * قام الباحثون بتحليل تسلسل جينوم فيروس جدري القرود (MPXV) الذي تم الحصول عليه من 18 مريضًا أصيبوا بعدوى MPXV بين يونيو ويوليو 2022.

Studie: Die Sequenzierung des Monkeypox-Virus infizierter Patienten zeigt virale Genome mit APOBEC3-ähnlicher Bearbeitung, Geninaktivierung und bakteriellen Erregern der Hautsuperinfektion. Bildquelle: Kateryna Kon/Shutterstock

*ملاحظة هامة:تنشر bioRxiv تقارير علمية أولية لا تخضع لمراجعة النظراء، وبالتالي لا ينبغي اعتبارها نهائية، أو تهدف إلى توجيه الممارسة السريرية/السلوك المتعلق بالصحة، أو التعامل معها على أنها معلومات ثابتة.

خلفية

يحتوي فيروس MPXV على جينوم الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين المزدوج (DNA) وينتمي إلى عائلة فيروسات Poxviridae وجنس Orthopoxviruses. حددت منظمة الصحة العالمية (WHO) ثلاث مجموعات من الفيروسات، تم تسميتها من واحدة إلى ثلاث، والتي تشمل الفيروسات التي ظهرت في تفشي 2017-2018 (نيجيريا) وتلك المتورطة في تفشي المرض العابر للحدود الحالي في عام 2022.

اعتبارًا من عام 2022، حدثت جميع حالات العدوى البشرية بفيروس MPXV المستوردة من أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى بشكل متقطع في البلدان غير الموبوءة. وجدت الدراسات التطورية السابقة المستندة إلى جينومات MPXV المنشورة في البرتغال وفرنسا عام 2022 أن هذه الفيروسات تنتمي إلى المجموعة الثالثة ومن المحتمل أن يكون لها أصل واحد. كما تشير الخصائص الوبائية والسريرية للوباء الحالي إلى أنه ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي.

بالإضافة إلى ذلك، تتضمن هذه الفيروسات سلالة تسمى B.1 ظهرت في أوروبا بين نوفمبر 2021 ومايو 2022. وقد انحرفت سلالة B.1 عن سلالة أسلافها A.1 بحوالي 50 بديلاً للنيوكليوتيدات، أي ما يقرب من عشرة أضعاف ما كان متوقعًا.

حول الدراسة

في الدراسة الحالية، استخدم الباحثون تقنيات تسلسل الجينوم (NGS) من Illumina وNanopore من الجيل التالي لإجراء تحليلات ميتاجينومية للحمض النووي للعينات السريرية من الأفراد المصابين بفيروس MPXV. لقد حصلوا على جينومات MPXV من آفات الجلد التناسلية ومسحات المستقيم من 18 مريضًا مصابًا بفيروس MPXV.

نظر الباحثون في NGS للعينات السريرية ذات عتبة دورة تفاعل البلمرة المتسلسل العكسي الكمي (qRT-PCR) (CT) ≥25. بعد ذلك، قاموا بإجراء تحليلات ميتاجينومية لجميع عمليات تشغيل NGS. بالإضافة إلى ذلك، قاموا بتعيين قراءات NGS الأولية مقابل رقم وصول GenBank لجينوم MPXV. ON563414.3، وهو جينوم مكون من 197,205 زوجًا أساسيًا من فيروس MPXV تم جمعه من عينة مريض في ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية، في مايو 2022. تستخدم أداة Nextclade v1.6.0 عينات الجينوم هذه باعتبارها الجينوم المرجعي B.1.

بالنسبة للتحليلات التطورية، حصل الفريق على جينومات MPXV التي تم إيداعها في قاعدة بيانات "المبادرة العالمية لمشاركة جميع بيانات الأنفلونزا" (GISAID) حتى 22 أغسطس 2022. وحددوا الطفرات الشائعة لتلك الموجودة في الدراسة الحالية. تمت إضافة أرقام وصول الجينوم GenBank 412 NC_063383 وON563414 لجذر شجرة النشوء والتطور. وافقت الوكالة الوطنية لسلامة الأدوية ومنتجات الرعاية الصحية (ANSM) على NGS لجينومات MPXV.

نتائج الدراسة

اختبر الباحثون 307 مريضًا بحثًا عن وجود فيروس MPXV باستخدام تقنية qPCR في الوقت الفعلي على الآفات الجلدية وعينات البراز والبلعوم الأنفي بين مايو ويوليو 2022. وعلى وجه التحديد، حصلوا على 11 عينة من الآفات الجلدية، بما في ذلك خمس عينات على القضيب، وستة على المستقيم وواحدة على البلعوم الأنفي.

متوسط ​​​​عدد قراءات NSG الخام المعينة لرقم وصول GenBank للجينوم. كان ON563414.3 44,615 لكل عينة، مع متوسط ​​عمق التسلسل ومتوسط ​​تغطية الجينوم 48 ± 41 قراءة أو 98.0 ± 2.8%، على التوالي. وجد الفريق أن جميع جينومات MPXV الـ 18 التي تم الحصول عليها في الدراسة الحالية تنتمي إلى السلالة B.1 من المجموعة الثالثة وفقًا لتصنيف منظمة الصحة العالمية، مع اثنين ينتميان إلى السلالة الفرعية B.1.1. بالمقارنة مع جينوم MPXV المرجعي ON563414.3، كانت ستة من الجينومات الـ 18 متطابقة وراثيًا، في حين كان لدى 12 منها طفرة واحدة على الأقل وكان متوسط ​​هوية النوكليوتيدات بين هذه الجينومات 99.8 ± 0.2٪ وفقًا لحسابات المقارنة الزوجية. كان لهذه الجينومات الـ 18 متوسط ​​​​3.3 ± 2.2 طفرة مقارنة بـ ON563414.3.

من إجمالي 36 طفرة مختلفة كانت موجودة في واحد على الأقل من الجينومات الـ 18، كانت 22 طفرة غير مرادفة بينما كانت 14 مرادفة. تم تداخل الطفرات الـ 22 غير المعروفة في 20 جينًا منتشرة على طول جينوم MPXV. هذه الجينات العشرين المشفرة -

ط) اثنين من وحدات بوليميراز الحمض الريبي النووي (RNA)؛

2) وحدتان فرعيتان لعامل النسخ المبكر وعامل نسخ متوسط ​​وعامل نسخ متأخر؛

ج) بروتين يشبه D فسفوليباز؛ و

4) أربعة بروتينات تحتوي على تكرار الأنكيرين.

بمعنى آخر، أدت هذه الطفرات غير المعروفة إلى تغيرات في الأحماض الأمينية في البروتينات الفيروسية التي تعتبر ضرورية لتكاثر الفيروس وتشكله وكذلك التفاعلات مع مضيف الفيروس. يجب أن تقوم الدراسات المستقبلية بمزيد من التحقيق في تأثير هذه الطفرات على وظيفة هذه البروتينات ودورة تكرار MPXV.

وكانت الملاحظة المهمة الأخرى هي أن معدل الطفرة أعلى مما كان متوقعًا بالنسبة لفيروسات الأرثوبوكس بناءً على تقييم سابق، مما يشير إلى أن فيروس MPXV قد يسرع تطوره. وفقًا للمؤلفين، فإن العدد الأكبر من الطفرات بين 66 و73 من الأحماض الأمينية في جينومات MPXV مقارنة بجينوم NC_063383.1 الذي تم الحصول عليه من 304 عينة بشرية تم جمعها في نيجيريا في أغسطس 2018 يمكن أن يكون بسبب تأثير عائلة تحرير البروتين الدهني البروتيني B mRNA من الإنزيمات الشبيهة بالبولي ببتيد الحفاز (APOBEC3).

ومن المثير للاهتمام أن الباحثين اكتشفوا أيضًا قراءات NGS التي حددت تسلسلات S. aureus وS. pyogenes في معظم عينات الآفات الجلدية السريرية الإيجابية لفيروس MPX. تسبب هاتان البكتيريا عدوى إضافية في حالات فيروس MPXV. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتحديد مدى انتشار هاتين الجرثومتين المرتبطتين بآفات فيروس MPX.

توصي منظمة الصحة العالمية فقط بمراقبة الآفات الجلدية عن كثب بحثًا عن حالات العدوى الإضافية المرتبطة بالتهاب النسيج الخلوي أو الخراجات. كما يوصون أيضًا بمعالجة العدوى بالمضادات الحيوية الفعالة ضد المكورات العنقودية الذهبية الحساسة للميثيسيلين والمكورات العنقودية المقيحة. وبالمثل، توصي المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها (CDC) بالعلاج بالمضادات الحيوية للأشخاص الذين يعانون من التهابات الجلد البكتيرية الثانوية. ومع ذلك، تسببت العدوى البكتيرية الإضافية في الآفات الجلدية في حدوث مراضة كبيرة في تفشي فيروس MPXV عام 2022. ولذلك، في مثل هذه الحالات، مطلوب مراقبة وثيقة لإعطاء المضادات الحيوية في الوقت المناسب.

الاستنتاجات

تسلط الدراسة الضوء على الحاجة إلى مراقبة وثيقة لجوانب متعددة من التطور الجيني وأنماط الطفرات لأنواع فيروس MPXV التي ظهرت في البلدان غير الموبوءة مع تفشي المرض في عام 2022 وانتشرت عالميًا. على سبيل المثال، يجب أن تدرس الدراسات دور فقدان الجينات في قابلية انتقال وتكاثر فيروس MPXV ودور إنزيمات APOBEC3 في زيادة معدل الطفرة الملحوظ في جينومات فيروس MPXV.

على وجه الخصوص، يتغير نشاط إنزيمات APOBEC3 في التعبير ونزع الأمين في العديد من أنواع العدوى والسرطانات. والأهم من ذلك، بالإضافة إلى تسلسل وتوصيف جينومات فيروس MPXV، يجب أيضًا اكتشاف مسببات الأمراض البكتيرية للعدوى الجلدية.

*ملاحظة هامة:تنشر bioRxiv تقارير علمية أولية لا تخضع لمراجعة النظراء، وبالتالي لا ينبغي اعتبارها نهائية، أو تهدف إلى توجيه الممارسة السريرية/السلوك المتعلق بالصحة، أو التعامل معها على أنها معلومات ثابتة.

مرجع:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Colson, P. et al. (2022) „Die Sequenzierung des Monkeypox-Virus von infizierten Patienten zeigt virale Genome mit APOBEC3-ähnlicher Bearbeitung, Geninaktivierung und bakteriellen Erregern der Hautsuperinfektion.“ bioRxiv. doi: 10.1101/2022.09.26.509493. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.26.509493v1