Majomhimlő vírussal fertőzött egyének klinikai mintáinak DNS metagenomikai elemzése

Majomhimlő vírussal fertőzött egyének klinikai mintáinak DNS metagenomikai elemzése

Egy nemrégiben megjelent tanulmányban bioRxiv * A kutatók a majomhimlő vírus (MPXV) genomszekvenciáját elemezték, amelyet 18 olyan betegtől kaptak, akik 2022 júniusa és júliusa között szerezték meg az MPXV fertőzést.

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

*Fontos MEGJEGYZÉS:A bioRxiv olyan előzetes tudományos jelentéseket tesz közzé, amelyek nem szakértői értékelések, ezért nem tekinthetők meggyőzőnek, a klinikai gyakorlat/egészségügyi viselkedés iránymutatására szolgálnak, vagy megalapozott információként kezelhetők.

háttér

Az MPXV kétszálú dezoxiribonukleinsav (DNS) genommal rendelkezik, és a Poxviridae vírusok családjába és az Orthopoxviruses nemzetségbe tartozik. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) három víruscsoportot ismert el, egytől háromig, amelyek magukban foglalják a 2017–2018-as járványkitörésben (Nigéria) megjelent vírusokat és a jelenlegi 2022-es transznacionális járványban érintetteket.

2022-től a szubszaharai Afrikából importált összes humán MPXV fertőzés szórványosan előfordult nem endémiás országokban. A Portugáliában és Franciaországban 2022-ben közzétett, MPXV genomokon alapuló korábbi filogenetikai vizsgálatok azt találták, hogy ezek a vírusok a III. csoportba tartoznak, és valószínűleg egyetlen eredetűek. A jelenlegi járvány epidemiológiai és klinikai jellemzői is arra utalnak, hogy nemi úton terjed.

Ezen túlmenően ezek a vírusok tartalmaznak egy B.1 nevű törzset is, amely 2021 novembere és 2022 májusa között jelent meg Európában. A B.1 törzs körülbelül 50 nukleotid szubsztitúcióval tért el az ősi A.1 törzstől, ami majdnem tízszerese a vártnak.

A tanulmányról

A jelen tanulmányban a kutatók a következő generációs Illumina és Nanopore genomszekvencia (NGS) technológiákat alkalmazták MPXV-vel fertőzött egyének klinikai mintáinak DNS-metagenomikai elemzéséhez. MPXV genomokat szereztek nemi szervek bőrelváltozásaiból és rektális tamponokat 18 MPXV-fertőzött betegtől.

A kutatók az NGS-t olyan klinikai minták esetében vették figyelembe, amelyeknél a kvantitatív reverz transzkriptáz-polimeráz láncreakció (qRT-PCR) ciklusküszöbe (CT) ≤25. Ezután elvégezték az összes NGS-futás metagenomikai elemzését. Ezenkívül leképezték a nyers NGS-olvasásokat az MPXV genom GenBank hozzáférési számával. Az ON563414.3, az MPXV 197 205 bázispárból álló genomja, amelyet 2022 májusában egy Massachusetts-i (USA) betegmintából gyűjtöttek össze. A Nextclade v1.6.0 eszköz ezeket a genommintákat használja B.1 referenciagenomként.

A filogenetikai elemzésekhez a csapat MPXV genomokat szerzett, amelyeket 2022. augusztus 22-ig letétbe helyeztek a „Global Initiative on Sharing All Influenza Data” (GISAID) adatbázisban. A jelen tanulmányban szereplő mutációkkal közös mutációkat azonosítottak. A genom GenBank 412 NC_063383 és ON563414 hozzáférési számokat hozzáadtuk a filogenetikai fa gyökerezéséhez. Az Országos Gyógyszer- és Egészségügyi Termékbiztonsági Ügynökség (ANSM) jóváhagyta az MPXV genomok NGS-ét.

Tanulmányi eredmények

A kutatók 2022 májusa és júliusa között 307 beteget teszteltek MPXV jelenlétére valós idejű qPCR segítségével bőrelváltozásokon, széklet- és nasopharyngealis mintákon. Pontosabban, 11 bőrelváltozás mintát vettek, köztük öt a péniszben, hat a végbélben és egy a nasopharynxben.

A nyers NSG-leolvasások átlagos száma a genom GenBank hozzáférési számához leképezve. Az ON563414.3 mintánként 44 615 volt, az átlagos szekvenálási mélység és az átlagos genom lefedettség 48 ± 41 leolvasás, illetve 98,0 ± 2,8% volt. A csapat megállapította, hogy a jelen tanulmányban kapott mind a 18 MPXV genom a WHO besorolása szerint a III. csoport B.1 vonalába tartozott, kettő pedig a B.1.1 alvonalba. A referencia MPXV ON563414.3 genommal összehasonlítva a 18 genomból hat genetikailag azonos volt, míg 12-ben legalább egy mutáció volt, és a genomok közötti átlagos nukleotid azonosság 99,8 ± 0,2% volt a páronkénti összehasonlítás számításai szerint. Ez a 18 genom átlagosan 3,3 ± 2,2 mutációt tartalmazott az ON563414.3-hoz képest.

Az összesen 36 különböző mutációból, amelyek a 18 genom közül legalább az egyikben jelen voltak, 22 nem szinonim, míg 14 szinonim. A 22 nem szinonim mutáció 20 génbe ágyazódott be, amelyek szétszórtak az MPXV genomban. Ez a 20 gén kódolt

i) két ribonukleinsav (RNS) polimeráz alegység;

ii) két korai transzkripciós faktor alegység és egy köztes és egy késői transzkripciós faktor;

iii) egy foszfolipáz D-szerű fehérje; És

iv) négy ankyrin ismétlődést tartalmazó fehérje.

Más szavakkal, ezek a nem szinonim mutációk aminosav-változásokat eredményeztek a vírusfehérjékben, amelyek kritikusak a virion replikációja és morfogenezise, ​​valamint a vírus-gazda kölcsönhatások szempontjából. A jövőbeni tanulmányoknak tovább kell vizsgálniuk ezeknek a mutációknak a fehérjék működésére és az MPXV replikációs ciklusára gyakorolt ​​hatását.

Egy másik fontos megfigyelés az orthopoxvírusok korábbi értékelése alapján vártnál magasabb mutációs rátája volt, ami arra utal, hogy az MPXV felgyorsíthatja evolúcióját. A szerzők szerint az MPXV genomokban a 2018 augusztusában Nigériában gyűjtött 304 humán mintából nyert NC_063383.1 genomhoz képest nagyobb számú mutáció a 66 és 73 aminosav között az apolipoprotein B mRNS szerkesztő családjának (katalitikus polipeptidszerű polipeptidszerű enzimek családjának) hatása lehet.

Érdekes módon a kutatók olyan NGS-leolvasásokat is felfedeztek, amelyek S. aureus és S. pyogenes szekvenciákat azonosítottak a legtöbb MPX vírus-pozitív klinikai bőrelváltozás mintában. Ez a két baktérium felülfertőződést okoz MPXV esetekben; Azonban több adatra van szükség annak megállapításához, hogy e két baktérium elterjedt-e az MPX vírusos elváltozásokkal összefüggésben.

A WHO csak azt javasolja, hogy a bőrelváltozásokat szorosan ellenőrizzék a cellulitiszhez vagy tályogokhoz kapcsolódó felülfertőzések miatt. Javasolják továbbá a meticillinre érzékeny S. aureus és S. pyogenes ellen hatásos antibiotikumokkal végzett felülfertőzési kezelést. Hasonlóképpen, az Egyesült Államok Betegségellenőrzési és Megelőzési Központja (CDC) antibiotikumos kezelést javasol a másodlagos bakteriális bőrfertőzésben szenvedők számára. Ennek ellenére a bőrelváltozások bakteriális felülfertőződései jelentős morbiditást okoztak a 2022-es MPXV-járványban. Ezért ilyen esetekben szoros megfigyelés szükséges az antibiotikumok időben történő beadása érdekében.

Következtetések

A tanulmány rávilágít arra, hogy szorosan nyomon kell követni az MPXV-kládok genetikai evolúciójának és mutációs mintázatainak számos aspektusát, amelyek a 2022-es járvány kitörésével nem endémiás országokban jelentek meg, és világszerte elterjedtek. Például a tanulmányoknak meg kell vizsgálniuk a génvesztések szerepét az MPXV transzmissibilitásában és replikációjában, valamint az APOBEC3 enzimek szerepét az MPXV genomokban megfigyelt megnövekedett mutációs rátában.

Különösen az APOBEC3 enzimek expressziója és dezamináz aktivitása változik különféle fertőzésekben és rákos megbetegedésekben. A legfontosabb, hogy az MPXV genomok szekvenálása és jellemzése mellett a bőr felülfertőződéseinek bakteriális kórokozóit is kimutatni kell.

*Fontos MEGJEGYZÉS:A bioRxiv olyan előzetes tudományos jelentéseket tesz közzé, amelyek nem szakértői értékelések, ezért nem tekinthetők meggyőzőnek, a klinikai gyakorlat/egészségügyi viselkedés iránymutatására szolgálnak, vagy megalapozott információként kezelhetők.

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