Ahvirõugeviirusega nakatunud isikute kliiniliste proovide DNA metagenoomilised analüüsid

Ahvirõugeviirusega nakatunud isikute kliiniliste proovide DNA metagenoomilised analüüsid

Hiljutises uuringus, mis avaldati aastal bioRxiv * Teadlased analüüsisid ahvirõugete viiruse (MPXV) genoomi järjestusi, mis saadi 18 patsiendilt, kes said MPXV infektsiooni ajavahemikus juunist juulini 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

*Oluline MÄRKUS:bioRxiv avaldab esialgseid teaduslikke aruandeid, mida ei ole eelretsenseeritud ja mida ei tohiks seetõttu pidada lõplikuks, mis on mõeldud kliinilise praktika/tervisega seotud käitumise suunamiseks ega käsitletud teabena.

taustal

MPXV-l on kaheahelaline desoksüribonukleiinhappe (DNA) genoom ja see kuulub Poxviridae viiruste perekonda ja perekonda Orthopoxviruses. Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) on tunnustanud kolme viiruserühma, mille nimeks on üks kuni kolm, mille hulka kuuluvad viirused, mis tekkisid 2017.–2018. aasta puhangus (Nigeeria) ja praeguses 2022. aasta rahvusvahelises puhangus.

2022. aasta seisuga on kõik Sahara-tagusest Aafrikast imporditud inimese MPXV-nakkused esinenud juhuslikult mitteendeemilistes riikides. 2022. aastal Portugalis ja Prantsusmaal avaldatud varasemad MPXV genoomidel põhinevad fülogeneetilised uuringud näitasid, et need viirused kuuluvad III rühma ja neil on tõenäoliselt üks päritolu. Ka praeguse epideemia epidemioloogilised ja kliinilised tunnused viitavad sellele, et see levib sugulisel teel.

Lisaks sisaldavad need viirused liini nimega B.1, mis tekkis Euroopas ajavahemikus novembrist 2021 kuni maini 2022. B.1 sugupuu lahknes oma esivanemate A.1 liinist ligikaudu 50 nukleotiidi asendusega, mis on peaaegu kümme korda oodatust rohkem.

Uuringu kohta

Käesolevas uuringus kasutasid teadlased järgmise põlvkonna Illumina ja Nanopore genoomi järjestamise (NGS) tehnoloogiaid, et teha MPXV-ga nakatunud isikute kliiniliste proovide DNA metagenoomilisi analüüse. Nad said MPXV genoomid suguelundite nahakahjustustest ja rektaalsed tampoonid 18 MPXV-ga nakatunud patsiendilt.

Uurijad kaalusid NGS-i kliiniliste proovide puhul, mille kvantitatiivse pöördtranskriptaasi-polümeraasi ahelreaktsiooni (qRT-PCR) tsüklilävi (CT) ≤25. Järgmisena viisid nad läbi kõigi NGS-i käikude metagenoomilised analüüsid. Lisaks kaardistasid nad töötlemata NGS-i lugemised MPXV genoomi GenBanki liitumisnumbriga. ON563414.3, MPXV 197 205 aluspaarist koosnev genoom, mis koguti USA-s Massachusettsis 2022. aasta mais patsiendi proovist. Tööriist Nextclade v1.6.0 kasutab neid genoomi proove B.1 võrdlusgenoomina.

Fülogeneetiliste analüüside jaoks hankis töörühm MPXV genoomid, mis olid salvestatud andmebaasi „Global Initiative on Sharing All Influenza Data” (GISAID) kuni 22. augustini 2022. Nad tuvastasid käesolevas uuringus esinevate mutatsioonidega ühised mutatsioonid. Fülogeneetilise puu juurutamiseks lisati genoomi GenBanki registreerimisnumbrid 412 NC_063383 ja ON563414. Ravimi- ja tervishoiutoodete ohutuse riiklik agentuur (ANSM) on heaks kiitnud MPXV genoomide NGS-i.

Uuringu tulemused

Teadlased testisid 307 patsienti MPXV esinemise suhtes, kasutades reaalajas qPCR-i nahakahjustuste ning väljaheite ja ninaneelu proove ajavahemikus 2022. aasta maist juulini. Täpsemalt saadi 11 nahakahjustuse proovi, sealhulgas viis peenisel, kuus pärasooles ja üks ninaneelus.

GenBanki genoomi liitumisnumbriga kaardistatud töötlemata NSG-lugemiste keskmine arv. ON563414.3 oli 44 615 proovi kohta, keskmine sekveneerimissügavus ja keskmine genoomi katvus oli vastavalt 48 ± 41 lugemist või 98,0 ± 2,8%. Töörühm leidis, et kõik käesolevas uuringus saadud 18 MPXV genoomi kuulusid WHO klassifikatsiooni järgi III rühma B.1 liini, kaks aga B.1.1 alamliini. Võrreldes MPXV referentsgenoomiga ON563414.3, olid 18 genoomist kuus geneetiliselt identsed, samas kui 12-l oli vähemalt üks mutatsioon ja keskmine nukleotiidide identsus nende genoomide vahel oli paaripõhise võrdluse arvutuste kohaselt 99,8 ± 0,2%. Nendel 18 genoomil oli keskmiselt 3,3 ± 2,2 mutatsiooni võrreldes ON563414.3-ga.

Kokku 36 erinevast mutatsioonist, mis esinesid vähemalt ühes 18 genoomist, 22 olid mittesünonüümid ja 14 sünonüümid. 22 mittesünonüümset mutatsiooni pesitsesid 20 geenis, mis olid hajutatud piki MPXV genoomi. Need 20 kodeeritud geeni

i) kaks ribonukleiinhappe (RNA) polümeraasi subühikut;

ii) kaks varase transkriptsioonifaktori subühikut ja üks vahepealne ja üks hiline transkriptsioonifaktor;

iii) fosfolipaasi D-sarnane valk; Ja

iv) neli anküriini kordust sisaldavat valku.

Teisisõnu, need mittesünonüümsed mutatsioonid põhjustasid aminohapete muutusi viirusvalkudes, mis on virioni replikatsiooni ja morfogeneesi ning viiruse ja peremeesorganismi interaktsioonide jaoks kriitilised. Tulevased uuringud peaksid täiendavalt uurima nende mutatsioonide mõju nende valkude funktsioonile ja MPXV replikatsioonitsüklile.

Teine oluline tähelepanek oli ortopoksviiruste puhul oodatust suurem mutatsioonimäär, mis põhineb eelneval hinnangul, mis viitab sellele, et MPXV võib selle arengut kiirendada. Autorite sõnul võib MPXV genoomides esinevate mutatsioonide suurem arv 66 kuni 73 aminohappe vahel võrreldes NC_063383.1 genoomiga, mis saadi 2018. aasta augustis Nigeerias kogutud 304 inimproovist, olla tingitud apolipoproteiin B mRNA redigeerimise perekonna (katalüütilise polüpeptiiditaolise ensüümi polüAPOBEC3) toimest.

Huvitaval kombel avastasid teadlased ka NGS-lugemid, mis tuvastasid S. aureuse ja S. pyogenes'e järjestused enamikus MPX-viiruspositiivsetes kliinilistes nahakahjustuste proovides. Need kaks bakterit põhjustavad MPXV juhtudel superinfektsioone; Siiski on vaja rohkem andmeid, et teha kindlaks nende kahe bakteri levimus seoses MPX-viiruse kahjustustega.

WHO soovitab ainult nahakahjustusi hoolikalt jälgida tselluliidi või abstsessidega seotud superinfektsioonide suhtes. Samuti soovitavad nad superinfektsiooni ravi metitsilliinile tundlike S. aureuse ja S. pyogenese vastu tõhusate antibiootikumidega. Samuti soovitab USA haiguste tõrje ja ennetamise keskus (CDC) sekundaarse bakteriaalse nahainfektsiooniga inimestele antibiootikumravi. Sellegipoolest põhjustasid bakteriaalsed superinfektsioonid nahakahjustustes 2022. aasta MPXV puhangus märkimisväärse haigestumuse. Seetõttu on sellistel juhtudel antibiootikumide õigeaegseks manustamiseks vajalik hoolikas jälgimine.

Järeldused

Uuring rõhutab vajadust hoolikalt jälgida MPXV-klaadide geneetilise evolutsiooni ja mutatsioonimustrite mitmeid aspekte, mis tekkisid 2022. aasta puhanguga mitteendeemilistes riikides ja on levinud üle maailma. Näiteks peaksid uuringud uurima geenikadude rolli MPXV ülekanduvuses ja replikatsioonis ning APOBEC3 ensüümide rolli MPXV genoomides täheldatud suurenenud mutatsioonimääras.

Eelkõige muutub APOBEC3 ensüümide ekspressioon ja deaminaasi aktiivsus erinevate infektsioonide ja vähivormide korral. Kõige tähtsam on see, et lisaks MPXV genoomide sekveneerimisele ja iseloomustamisele tuleb tuvastada ka naha superinfektsioonide bakteriaalsed patogeenid.

*Oluline MÄRKUS:bioRxiv avaldab esialgseid teaduslikke aruandeid, mida ei ole eelretsenseeritud ja mida ei tohiks seetõttu pidada lõplikuks, mis on mõeldud kliinilise praktika/tervisega seotud käitumise suunamiseks ega käsitletud teabena.

Viide:

• 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