Apinarokkoviruksella infektoituneiden yksilöiden kliinisten näytteiden DNA-metagenominen analyysi

Apinarokkoviruksella infektoituneiden yksilöiden kliinisten näytteiden DNA-metagenominen analyysi

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa bioRxiv * Tutkijat analysoivat apinapoxviruksen (MPXV) genomisekvenssit, jotka saatiin 18 potilaalta, jotka saivat MPXV-infektion kesä-heinäkuun 2022 välisenä aikana.

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

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pitäisi pitää vakuuttavina, niiden tarkoituksena on ohjata kliinistä käytäntöä/terveyteen liittyvää käyttäytymistä tai käsitellä vakiintuneena tietona.

tausta

MPXV:llä on kaksijuosteinen deoksiribonukleiinihappo (DNA) -genomi ja se kuuluu Poxviridae-viruksiin ja Orthopoxviruses-sukuun. Maailman terveysjärjestö (WHO) on tunnustanut kolme virusryhmää, yhdestä kolmeen, joihin kuuluvat virukset, jotka syntyivät vuosien 2017–2018 taudinpurkauksessa (Nigeria) ja ne, jotka ovat mukana nykyisessä 2022 kansainvälisessä epidemiassa.

Vuodesta 2022 lähtien kaikki Saharan eteläpuolisesta Afrikasta tuodut ihmisen MPXV-tartunnat ovat esiintyneet satunnaisesti ei-endeemisissä maissa. Aiemmat, Portugalissa ja Ranskassa vuonna 2022 julkaistut MPXV-genomeihin perustuvat fylogeneettiset tutkimukset havaitsivat, että nämä virukset kuuluvat ryhmään III ja niillä on todennäköisesti yksi alkuperä. Nykyisen epidemian epidemiologiset ja kliiniset ominaisuudet viittaavat myös siihen, että se tarttuu sukupuoliteitse.

Lisäksi näihin viruksiin kuuluu B.1-niminen linja, joka syntyi Euroopassa marraskuun 2021 ja toukokuun 2022 välisenä aikana. B.1-linja erosi esi-isänsä A.1-sukulinjastaan ​​noin 50 nukleotidisubstituutiolla, lähes kymmenen kertaa odotettua enemmän.

Tietoja tutkimuksesta

Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttivät seuraavan sukupolven Illumina- ja Nanopore genomisekvenssin (NGS) tekniikoita suorittaakseen DNA-metagenomisia analyyseja kliinisistä näytteistä MPXV-tartunnan saaneista yksilöistä. He saivat MPXV-genomit sukuelinten ihovaurioista ja peräsuolen vanupuikkoja 18 MPXV-tartunnan saaneelta potilaalta.

Tutkijat harkitsivat NGS:ää kliinisille näytteille, joiden kvantitatiivisen käänteiskopioijapolymeraasiketjureaktion (qRT-PCR) syklikynnys (CT) oli ≤25. Seuraavaksi he suorittivat metagenomiset analyysit kaikista NGS-ajoista. Lisäksi he kartoittivat raaka-NGS-lukemat MPXV-genomin GenBankin liittymisnumeroa vastaan. ON563414.3, MPXV:n 197 205 emäsparin genomi, joka kerättiin potilasnäytteestä Massachusettsissa, USA:ssa toukokuussa 2022. Nextclade-työkalu v1.6.0 käyttää näitä genominäytteitä B.1-referenssigenomina.

Fylogeneettisiä analyyseja varten ryhmä sai MPXV-genomeja, jotka talletettiin "Global Initiative on Sharing All Influenza Data" (GISAID) -tietokantaan 22. elokuuta 2022 asti. He tunnistivat mutaatioita, jotka ovat yhteisiä tässä tutkimuksessa. Genomin GenBank-talletusnumerot 412 NC_063383 ja ON563414 lisättiin juurtamaan fylogeneettinen puu. Lääke- ja terveysalan tuoteturvallisuusvirasto (ANSM) on hyväksynyt MPXV-genomien NGS:n.

Tutkimustulokset

Tutkijat testasivat 307 potilasta MPXV:n esiintymisen suhteen käyttämällä reaaliaikaista qPCR:ää ihovaurioista sekä uloste- ja nenänielun näytteitä touko-heinäkuun 2022 välisenä aikana. He saivat erityisesti 11 näytettä ihovaurioista, joista viisi peniksestä, kuusi peräsuolesta ja yksi nenänielusta.

Genomin GenBankin liittymisnumeroon kartoitettujen raaka-NSG-lukemien keskimääräinen lukumäärä. ON563414.3 oli 44 615 näytettä kohti, ja keskimääräinen sekvensointisyvyys ja keskimääräinen genomin kattavuus oli 48 ± 41 lukemaa tai 98,0 ± 2,8 %. Ryhmä havaitsi, että kaikki tässä tutkimuksessa saadut 18 MPXV-genomia kuuluivat ryhmän III B.1-linjaan WHO:n luokituksen mukaan, ja kaksi kuului B.1.1-alalinjaan. Verrattuna referenssi-MPXV-genomiin ON563414.3, kuusi 18 genomista oli geneettisesti identtisiä, kun taas 12:ssa oli vähintään yksi mutaatio ja keskimääräinen nukleotidi-identtisyys näiden genomien välillä oli 99,8 ± 0,2 % parivertailulaskelmien mukaan. Näissä 18 genomissa oli keskimäärin 3,3 ± 2,2 mutaatiota verrattuna ON563414.3:een.

Kaikista 36 eri mutaatiosta, jotka olivat läsnä ainakin yhdessä 18 genomista, 22 oli ei-synonyymejä ja 14 synonyymejä. 22 ei-synonyymiä mutaatiota sisältyivät 20 geeniin, jotka olivat hajallaan MPXV-genomia pitkin. Nämä 20 geeniä koodataan -

i) kaksi ribonukleiinihappo (RNA) -polymeraasialayksikköä;

ii) kaksi varhaista transkriptiotekijäalayksikköä ja yksi väliaikainen ja yksi myöhäinen transkriptiotekijä;

iii) fosfolipaasi D:n kaltainen proteiini; Ja

iv) neljä ankyriinitoistoa sisältävää proteiinia.

Toisin sanoen nämä ei-synonyymit mutaatiot johtivat aminohappomuutoksiin virusproteiineissa, jotka ovat kriittisiä virionin replikaatiolle ja morfogeneesille sekä virus-isäntävuorovaikutuksille. Tulevien tutkimusten tulisi edelleen tutkia näiden mutaatioiden vaikutusta näiden proteiinien toimintaan ja MPXV:n replikaatiosykliin.

Toinen tärkeä havainto oli ortopoksviruksilla odotettua suurempi mutaationopeus aikaisemman arvion perusteella, mikä viittaa siihen, että MPXV voi kiihdyttää sen kehitystä. Kirjoittajien mukaan suurempi määrä mutaatioita 66 ja 73 aminohapon välillä MPXV-genomeissa verrattuna NC_063383.1-genomiin, joka saatiin 304 ihmisnäytteestä, jotka kerättiin Nigeriassa elokuussa 2018, voi johtua apolipoproteiini B:n mRNA-muokkausperheen vaikutuksesta (katalyyttisen polypeptidin kaltaisten entsyymien polyAPOBEC3).

Mielenkiintoista on, että tutkijat löysivät myös NGS-lukuja, jotka tunnistivat S. aureus- ja S. pyogenes -sekvenssit useimmissa MPX-viruspositiivisissa kliinisissä ihovaurionäytteissä. Nämä kaksi bakteeria aiheuttavat superinfektioita MPXV-tapauksissa; Lisätietoa tarvitaan kuitenkin näiden kahden bakteerin esiintyvyyden määrittämiseksi MPX-virusvaurioiden yhteydessä.

WHO suosittelee vain, että ihovaurioita seurataan tarkasti selluliitin tai paiseiden aiheuttamien superinfektioiden varalta. He suosittelevat myös superinfektiohoitoa antibiooteilla, jotka ovat tehokkaita metisilliinille herkkiä S. aureuksia ja S. pyogenesiä vastaan. Samoin Yhdysvaltain tautien valvonta- ja ehkäisykeskukset (CDC) suosittelevat antibioottihoitoa ihmisille, joilla on toissijaisia ​​bakteeriperäisiä ihoinfektioita. Siitä huolimatta bakteerisuperinfektiot ihovaurioissa aiheuttivat merkittävää sairastuvuutta vuoden 2022 MPXV-epidemiassa. Siksi tällaisissa tapauksissa tarvitaan tarkkaa seurantaa, jotta antibiootit annettaisiin ajoissa.

Johtopäätökset

Tutkimus korostaa tarvetta seurata tarkasti MPXV-kladien geneettisen evoluution ja mutaatiomallien monia näkökohtia, jotka syntyivät ei-endeemisissä maissa vuoden 2022 taudinpurkauksen myötä ja ovat levinneet maailmanlaajuisesti. Tutkimuksissa tulisi esimerkiksi tutkia geenihäviöiden roolia MPXV:n siirrettävyydessä ja replikaatiossa ja APOBEC3-entsyymien roolia lisääntyneessä mutaationopeudessa, joka havaitaan MPXV-genomeissa.

Erityisesti APOBEC3-entsyymien ilmentyminen ja deaminaasiaktiivisuus muuttuvat erilaisissa infektioissa ja syövissä. Mikä tärkeintä, MPXV-genomien sekvensoinnin ja karakterisoinnin lisäksi on havaittava myös ihon superinfektioiden bakteeripatogeenit.

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pitäisi pitää vakuuttavina, niiden tarkoituksena on ohjata kliinistä käytäntöä/terveyteen liittyvää käyttäytymistä tai käsitellä vakiintuneena tietona.

Viite:

• 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