Μεταγονιδιωματικές αναλύσεις DNA κλινικών δειγμάτων από άτομα μολυσμένα από τον ιό της ευλογιάς των πιθήκων

Μεταγονιδιωματικές αναλύσεις DNA κλινικών δειγμάτων από άτομα μολυσμένα από τον ιό της ευλογιάς των πιθήκων

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο bioRxiv * Οι ερευνητές ανέλυσαν αλληλουχίες γονιδιώματος του ιού της ευλογιάς των πιθήκων (MPXV) που ελήφθησαν από 18 ασθενείς που απέκτησαν μόλυνση από MPXV μεταξύ Ιουνίου και Ιουλίου 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

*Σημαντική ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Το bioRxiv δημοσιεύει προκαταρκτικές επιστημονικές εκθέσεις που δεν έχουν αξιολογηθεί από ομοτίμους και επομένως δεν πρέπει να θεωρούνται πειστικές, που προορίζονται να καθοδηγήσουν την κλινική πρακτική/σχετική με την υγεία συμπεριφορά ή να αντιμετωπίζονται ως καθιερωμένες πληροφορίες.

φόντο

Το MPXV έχει γονιδίωμα δίκλωνου δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA) και ανήκει στην οικογένεια των ιών Poxviridae και στο γένος Orthopoxviruses. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) έχει αναγνωρίσει τρεις ομάδες ιών, που ονομάζονται μία έως τρεις, οι οποίες περιλαμβάνουν ιούς που εμφανίστηκαν στο ξέσπασμα του 2017-2018 (Νιγηρία) και αυτούς που εμπλέκονται στην τρέχουσα διεθνική εστία του 2022.

Από το 2022, όλες οι ανθρώπινες λοιμώξεις από MPXV που εισάγονται από την υποσαχάρια Αφρική έχουν εμφανιστεί σποραδικά σε μη ενδημικές χώρες. Προηγούμενες φυλογενετικές μελέτες βασισμένες σε γονιδιώματα MPXV που δημοσιεύθηκαν στην Πορτογαλία και τη Γαλλία το 2022 διαπίστωσαν ότι αυτοί οι ιοί ανήκουν στην ομάδα III και είναι πιθανό να έχουν μία μόνο προέλευση. Τα επιδημιολογικά και κλινικά χαρακτηριστικά της τρέχουσας επιδημίας υποδηλώνουν επίσης ότι είναι σεξουαλικά μεταδιδόμενη.

Επιπλέον, αυτοί οι ιοί περιλαμβάνουν μια γενεαλογία που ονομάζεται Β.1 που εμφανίστηκε στην Ευρώπη μεταξύ Νοεμβρίου 2021 και Μαΐου 2022. Η γενεαλογία Β.1 απέκλινε από την προγονική της γενεαλογία Α.1 κατά περίπου 50 υποκαταστάσεις νουκλεοτιδίων, σχεδόν δέκα φορές περισσότερες από το αναμενόμενο.

Σχετικά με τη μελέτη

Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνολογίες αλληλουχίας γονιδιώματος Illumina και Nanopore επόμενης γενιάς (NGS) για να πραγματοποιήσουν μεταγονιδιωματικές αναλύσεις DNA κλινικών δειγμάτων από άτομα μολυσμένα με MPXV. Έλαβαν γονιδιώματα MPXV από δερματικές βλάβες των γεννητικών οργάνων και επιχρίσματα από το ορθό από 18 ασθενείς μολυσμένους με MPXV.

Οι ερευνητές εξέτασαν το NGS για κλινικά δείγματα με ποσοτικό ουδό κύκλου ανάστροφης μεταγραφάσης-αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (qRT-PCR) (CT) ≤25. Στη συνέχεια, πραγματοποίησαν μεταγονιδιωματικές αναλύσεις όλων των εκτελέσεων NGS. Επιπλέον, χαρτογράφησαν ακατέργαστες αναγνώσεις NGS σε σχέση με τον αριθμό πρόσβασης GenBank γονιδιώματος MPXV. ON563414.3, ένα γονιδίωμα 197.205 ζευγών βάσεων του MPXV που συλλέχθηκε από δείγμα ασθενούς στη Μασαχουσέτη των ΗΠΑ, τον Μάιο του 2022. Το εργαλείο Nextclade v1.6.0 χρησιμοποιεί αυτά τα δείγματα γονιδιώματος ως γονιδίωμα αναφοράς B.1.

Για φυλογενετικές αναλύσεις, η ομάδα έλαβε γονιδιώματα MPXV που κατατέθηκαν στη βάση δεδομένων «Global Initiative on Sharing All Influenza Data» (GISAID) μέχρι τις 22 Αυγούστου 2022. Εντόπισαν μεταλλάξεις κοινές με αυτές της παρούσας μελέτης. Οι αριθμοί πρόσβασης GenBank γονιδιώματος 412 NC_063383 και ON563414 προστέθηκαν για να ριζώσουν το φυλογενετικό δέντρο. Ο Εθνικός Οργανισμός Ασφάλειας Φαρμάκων και Προϊόντων Υγείας (ANSM) έχει εγκρίνει το NGS των γονιδιωμάτων MPXV.

Αποτελέσματα μελέτης

Οι ερευνητές εξέτασαν 307 ασθενείς για την παρουσία MPXV χρησιμοποιώντας qPCR σε πραγματικό χρόνο σε δερματικές βλάβες και δείγματα κοπράνων και ρινοφαρυγγικών ουσιών μεταξύ Μαΐου και Ιουλίου 2022. Συγκεκριμένα, έλαβαν 11 δείγματα δερματικών βλαβών, συμπεριλαμβανομένων πέντε στο πέος, έξι στο ορθό και ένα στο ρινοφάρυγγα.

Ο μέσος αριθμός ακατέργαστων αναγνώσεων NSG αντιστοιχίζεται στον αριθμό προσχώρησης του γονιδιώματος GenBank. Το ON563414.3 ήταν 44.615 ανά δείγμα, με μέσο βάθος προσδιορισμού αλληλουχίας και μέση κάλυψη γονιδιώματος 48 ± 41 αναγνώσεις ή 98,0 ± 2,8%, αντίστοιχα. Η ομάδα διαπίστωσε ότι και τα 18 γονιδιώματα MPXV που ελήφθησαν στην παρούσα μελέτη ανήκαν στη γενεαλογία Β.1 της ομάδας ΙΙΙ σύμφωνα με την ταξινόμηση του ΠΟΥ, με δύο να ανήκουν στην υποκατηγορία Β.1.1. Σε σύγκριση με το γονιδίωμα αναφοράς MPXV ON563414.3, έξι από τα 18 γονιδιώματα ήταν γενετικά πανομοιότυπα, ενώ 12 είχαν τουλάχιστον μία μετάλλαξη και η μέση ταυτότητα νουκλεοτιδίου μεταξύ αυτών των γονιδιωμάτων ήταν 99,8 ± 0,2% σύμφωνα με υπολογισμούς σύγκρισης κατά ζεύγη. Αυτά τα 18 γονιδιώματα είχαν κατά μέσο όρο 3,3 ± 2,2 μεταλλάξεις σε σύγκριση με το ON563414.3.

Από τις συνολικά 36 διαφορετικές μεταλλάξεις που υπήρχαν σε τουλάχιστον ένα από τα 18 γονιδιώματα, οι 22 ήταν μη συνώνυμες ενώ οι 14 ήταν συνώνυμες. Οι 22 μη συνώνυμες μεταλλάξεις ήταν φωλιασμένες σε 20 γονίδια διάσπαρτα κατά μήκος του γονιδιώματος MPXV. Αυτά τα 20 γονίδια κωδικοποιούνται -

i) δύο υπομονάδες πολυμεράσης ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA).

ii) δύο υπομονάδες πρώιμου μεταγραφικού παράγοντα και ένας ενδιάμεσος και ένας όψιμος παράγοντας μεταγραφής.

iii) πρωτεΐνη τύπου φωσφολιπάσης D. Και

iv) τέσσερις πρωτεΐνες που περιέχουν επανάληψη αγκυρίνης.

Με άλλα λόγια, αυτές οι μη συνώνυμες μεταλλάξεις οδήγησαν σε αλλαγές αμινοξέων στις πρωτεΐνες του ιού που είναι κρίσιμες για την αντιγραφή και τη μορφογένεση ιοσωμάτων καθώς και τις αλληλεπιδράσεις ιού-ξενιστή. Μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να διερευνήσουν περαιτέρω την επίδραση αυτών των μεταλλάξεων στη λειτουργία αυτών των πρωτεϊνών και στον κύκλο αντιγραφής MPXV.

Μια άλλη σημαντική παρατήρηση ήταν ένα υψηλότερο ποσοστό μετάλλαξης από το αναμενόμενο για τους ορθοποξικούς ιούς με βάση μια προηγούμενη αξιολόγηση, υποδηλώνοντας ότι το MPXV μπορεί να επιταχύνει την εξέλιξή του. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, ένας υψηλότερος αριθμός μεταλλάξεων μεταξύ 66 και 73 αμινοξέων στα γονιδιώματα MPXV σε σύγκριση με το γονιδίωμα NC_063383.1 που ελήφθη από 304 ανθρώπινα δείγματα που συλλέχθηκαν στη Νιγηρία τον Αύγουστο του 2018 θα μπορούσε να οφείλεται στην επίδραση της απολιποπρωτεΐνης Β mRNA πολυμορφικής οικογένειας caAPideta-like editing (en-APPECTIPETIPEZE).

Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης αναγνώσεις NGS που εντόπισαν αλληλουχίες S. aureus και S. pyogenes στα περισσότερα δείγματα κλινικών δερματικών αλλοιώσεων θετικών στον ιό MPX. Αυτά τα δύο βακτήρια προκαλούν υπερλοιμώξεις σε περιπτώσεις MPXV. Ωστόσο, απαιτούνται περισσότερα δεδομένα για να διαπιστωθεί ο επιπολασμός αυτών των δύο βακτηρίων σε συνδυασμό με βλάβες του ιού MPX.

Ο ΠΟΥ συνιστά μόνο να παρακολουθούνται στενά οι δερματικές βλάβες για υπερλοιμώξεις που σχετίζονται με κυτταρίτιδα ή αποστήματα. Συνιστούν επίσης θεραπεία υπερλοίμωξης με αντιβιοτικά αποτελεσματικά έναντι του ευπαθούς στη μεθικιλλίνη S. aureus και S. pyogenes. Ομοίως, τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ (CDC) συνιστούν αντιβιοτική θεραπεία για άτομα με δευτερογενείς βακτηριακές λοιμώξεις του δέρματος. Ωστόσο, οι βακτηριακές υπερλοιμώξεις σε δερματικές βλάβες προκάλεσαν σημαντική νοσηρότητα στην επιδημία MPXV του 2022. Επομένως, σε τέτοιες περιπτώσεις απαιτείται στενή παρακολούθηση για την έγκαιρη χορήγηση αντιβιοτικών.

συμπεράσματα

Η μελέτη υπογραμμίζει την ανάγκη για στενή παρακολούθηση πολλαπλών πτυχών της γενετικής εξέλιξης και των μοτίβων μετάλλαξης των κλάδων MPXV που εμφανίστηκαν σε μη ενδημικές χώρες με το ξέσπασμα του 2022 και εξαπλώθηκαν παγκοσμίως. Για παράδειγμα, οι μελέτες θα πρέπει να εξετάσουν τον ρόλο των απωλειών γονιδίων στη μεταδοτικότητα και την αντιγραφή του MPXV και εκείνο των ενζύμων APOBEC3 στον αυξημένο ρυθμό μετάλλαξης που παρατηρείται στα γονιδιώματα MPXV.

Συγκεκριμένα, η έκφραση και η δράση της απαμινάσης των ενζύμων APOBEC3 αλλάζει σε διάφορες λοιμώξεις και καρκίνους. Το πιο σημαντικό, εκτός από τον προσδιορισμό της αλληλουχίας και τον χαρακτηρισμό των γονιδιωμάτων MPXV, πρέπει επίσης να ανιχνευθούν βακτηριακά παθογόνα των υπερλοιμώξεων του δέρματος.

*Σημαντική ΣΗΜΕΙΩΣΗ:Το bioRxiv δημοσιεύει προκαταρκτικές επιστημονικές εκθέσεις που δεν έχουν αξιολογηθεί από ομοτίμους και επομένως δεν πρέπει να θεωρούνται πειστικές, που προορίζονται να καθοδηγήσουν την κλινική πρακτική/σχετική με την υγεία συμπεριφορά ή να αντιμετωπίζονται ως καθιερωμένες πληροφορίες.

Αναφορά:

• 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