Análisis metagenómicos de ADN de muestras clínicas de individuos infectados por el virus de la viruela del mono.

Análisis metagenómicos de ADN de muestras clínicas de individuos infectados por el virus de la viruela del mono.

En un estudio reciente publicado en bioRxiv * Los investigadores analizaron las secuencias del genoma del virus de la viruela del simio (MPXV) obtenidas de 18 pacientes que adquirieron la infección por MPXV entre junio y julio de 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

*NOTA IMPORTANTE:bioRxiv publica informes científicos preliminares que no están revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, no pretenden guiar la práctica clínica o el comportamiento relacionado con la salud, ni tratarse como información establecida.

fondo

MPXV tiene un genoma de ácido desoxirribonucleico (ADN) bicatenario y pertenece a la familia de virus Poxviridae y al género Orthopoxvirus. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha reconocido tres grupos de virus, nombrados del uno al tres, que incluyen los virus que surgieron en el brote de 2017-2018 (Nigeria) y los involucrados en el actual brote transnacional de 2022.

A partir de 2022, todas las infecciones humanas por MPXV importadas del África subsahariana se han producido esporádicamente en países no endémicos. Estudios filogenéticos anteriores basados ​​en genomas de MPXV publicados en Portugal y Francia en 2022 encontraron que estos virus pertenecen al grupo III y es probable que tengan un origen único. Las características epidemiológicas y clínicas de la epidemia actual también sugieren que se transmite por vía sexual.

Además, estos virus incluyen un linaje llamado B.1 que surgió en Europa entre noviembre de 2021 y mayo de 2022. El linaje B.1 divergió de su linaje ancestral A.1 en aproximadamente 50 sustituciones de nucleótidos, casi diez veces más de lo esperado.

Sobre el estudio

En el presente estudio, los investigadores utilizaron tecnologías de secuenciación del genoma (NGS) Illumina y Nanopore de próxima generación para realizar análisis metagenómicos de ADN de muestras clínicas de individuos infectados con MPXV. Obtuvieron genomas de MPXV a partir de lesiones cutáneas genitales e hisopos rectales de 18 pacientes infectados con MPXV.

Los investigadores consideraron NGS para muestras clínicas con un umbral de ciclo (CT) cuantitativo de la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (qRT-PCR) ≤25. A continuación, realizaron análisis metagenómicos de todas las ejecuciones de NGS. Además, mapearon lecturas de NGS sin procesar con el número de acceso de GenBank del genoma MPXV. ON563414.3, un genoma de MPXV de 197.205 pares de bases recopilado de una muestra de un paciente en Massachusetts, EE. UU., en mayo de 2022. La herramienta Nextclade v1.6.0 utiliza estas muestras de genoma como genoma de referencia B.1.

Para los análisis filogenéticos, el equipo obtuvo genomas de MPXV que se depositaron en la base de datos de la “Iniciativa global para compartir todos los datos sobre la influenza” (GISAID) hasta el 22 de agosto de 2022. Identificaron mutaciones comunes a las del presente estudio. Se agregaron los números de acceso del genoma GenBank 412 NC_063383 y ON563414 para enraizar el árbol filogenético. La Agencia Nacional de Seguridad de Medicamentos y Productos Sanitarios (ANSM) ha aprobado NGS de genomas de MPXV.

Resultados del estudio

Los investigadores analizaron la presencia de MPXV en 307 pacientes mediante qPCR en tiempo real en lesiones cutáneas y muestras de heces y nasofaringe entre mayo y julio de 2022. En concreto, obtuvieron 11 muestras de lesiones cutáneas, incluidas cinco en el pene, seis en el recto y una en la nasofaringe.

El número medio de lecturas de NSG sin procesar asignadas al número de acceso del genoma GenBank. ON563414.3 fue de 44.615 por muestra, con una profundidad de secuenciación media y una cobertura media del genoma de 48 ± 41 lecturas o 98,0 ± 2,8 %, respectivamente. El equipo descubrió que los 18 genomas de MPXV obtenidos en el presente estudio pertenecían al linaje B.1 del grupo III según la clasificación de la OMS, y dos pertenecían al sublinaje B.1.1. En comparación con el genoma MPXV de referencia ON563414.3, seis de los 18 genomas eran genéticamente idénticos, mientras que 12 tenían al menos una mutación y la identidad media de nucleótidos entre estos genomas fue del 99,8 ± 0,2 % según cálculos de comparación por pares. Estos 18 genomas tenían un promedio de 3,3 ± 2,2 mutaciones en comparación con ON563414.3.

Del total de 36 mutaciones diferentes que estaban presentes en al menos uno de los 18 genomas, 22 no eran sinónimos, mientras que 14 eran sinónimos. Las 22 mutaciones no sinónimas estaban anidadas en 20 genes dispersos a lo largo del genoma MPXV. Estos 20 genes codificados –

i) dos subunidades de polimerasa de ácido ribonucleico (ARN);

ii) dos subunidades de factor de transcripción temprana y un factor de transcripción intermedio y uno tardío;

iii) una proteína similar a fosfolipasa D; Y

iv) cuatro proteínas que contienen repeticiones de anquirina.

En otras palabras, estas mutaciones no sinónimas dieron como resultado cambios de aminoácidos en las proteínas virales que son fundamentales para la replicación y morfogénesis del virión, así como para las interacciones virus-huésped. Los estudios futuros deberían investigar más a fondo la influencia de estas mutaciones en la función de estas proteínas y el ciclo de replicación de MPXV.

Otra observación importante fue una tasa de mutación más alta de lo esperado para los ortopoxvirus según una evaluación previa, lo que sugiere que MPXV puede acelerar su evolución. Según los autores, un mayor número de mutaciones entre 66 y 73 aminoácidos en los genomas de MPXV en comparación con el genoma NC_063383.1 obtenido de 304 muestras humanas recolectadas en Nigeria en agosto de 2018 podría deberse al efecto de la familia de enzimas catalíticas similares a polipéptidos catalíticos de edición de ARNm de apolipoproteína B (APOBEC3).

Curiosamente, los investigadores también descubrieron lecturas de NGS que identificaron secuencias de S. aureus y S. pyogenes en la mayoría de las muestras de lesiones cutáneas clínicas positivas para el virus MPX. Estas dos bacterias causan sobreinfecciones en los casos de MPXV; Sin embargo, se necesitan más datos para establecer la prevalencia de estas dos bacterias en asociación con las lesiones del virus MPX.

La OMS sólo recomienda que las lesiones cutáneas se controlen estrechamente para detectar sobreinfecciones asociadas con celulitis o abscesos. También recomiendan el tratamiento de la sobreinfección con antibióticos eficaces contra S. aureus y S. pyogenes sensibles a la meticilina. Asimismo, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU. recomiendan el tratamiento con antibióticos para personas con infecciones cutáneas bacterianas secundarias. Sin embargo, las sobreinfecciones bacterianas en las lesiones cutáneas causaron una morbilidad significativa en el brote de MPXV de 2022. Por lo tanto, en tales casos, se requiere una estrecha vigilancia para la administración oportuna de antibióticos.

Conclusiones

El estudio destaca la necesidad de un seguimiento estrecho de múltiples aspectos de la evolución genética y los patrones de mutación de los clados de MPXV que surgieron en países no endémicos con el brote de 2022 y se han extendido por todo el mundo. Por ejemplo, los estudios deberían examinar el papel de las pérdidas de genes en la transmisibilidad y replicación del MPXV y el de las enzimas APOBEC3 en el aumento de la tasa de mutación observada en los genomas del MPXV.

En particular, la expresión y actividad desaminasa de las enzimas APOBEC3 cambia en diversas infecciones y cánceres. Lo más importante es que, además de secuenciar y caracterizar los genomas del MPXV, también es necesario detectar los patógenos bacterianos de las sobreinfecciones de la piel.

*NOTA IMPORTANTE:bioRxiv publica informes científicos preliminares que no están revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, no pretenden guiar la práctica clínica o el comportamiento relacionado con la salud, ni tratarse como información establecida.

Referencia:

• 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