Ar pērtiķu baku vīrusu inficētu indivīdu klīnisko paraugu DNS metagenomiskās analīzes

Ar pērtiķu baku vīrusu inficētu indivīdu klīnisko paraugu DNS metagenomiskās analīzes

Nesenā pētījumā, kas publicēts bioRxiv * Pētnieki analizēja pērtiķu baku vīrusa (MPXV) genoma sekvences, kas iegūtas no 18 pacientiem, kuri ieguva MPXV infekciju no 2022. gada jūnija līdz jūlijam.

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

*Svarīga PIEZĪME:bioRxiv publicē provizoriskus zinātniskus ziņojumus, kas nav salīdzinoši pārskatīti, un tāpēc tos nevajadzētu uzskatīt par pārliecinošiem, kas paredzēti, lai vadītu klīnisko praksi/veselību saistītu uzvedību, vai uzskatīti par vispāratzītu informāciju.

fons

MPXV ir divpavedienu dezoksiribonukleīnskābes (DNS) genoms, un tas pieder Poxviridae vīrusu ģimenei un Orthopoxviruses ģints. Pasaules Veselības organizācija (PVO) ir atzinusi trīs vīrusu grupas, nosauktas no viena līdz trim, kurās ietilpst vīrusi, kas parādījās 2017.–2018. gada uzliesmojumā (Nigērijā), un tie, kas ir iesaistīti pašreizējā 2022. gada starptautiskajā uzliesmojumā.

Kopš 2022. gada visas cilvēku MPXV infekcijas, kas importētas no Subsahāras Āfrikas, ir notikušas sporādiski valstīs, kas nav endēmiskas. Iepriekšējie filoģenētiskie pētījumi, kas balstīti uz MPXV genomiem, kas publicēti Portugālē un Francijā 2022. gadā, atklāja, ka šie vīrusi pieder pie III grupas un, visticamāk, tiem ir viena izcelsme. Pašreizējās epidēmijas epidemioloģiskās un klīniskās īpašības arī liecina, ka tā ir seksuāli transmisīva.

Turklāt šajos vīrusos ir iekļauta cilts, ko sauc par B.1 un kas parādījās Eiropā no 2021. gada novembra līdz 2022. gada maijam. B.1 cilts atšķīrās no tās senču A.1 līnijas ar aptuveni 50 nukleotīdu aizstāšanu, kas ir gandrīz desmit reizes vairāk, nekā gaidīts.

Par pētījumu

Šajā pētījumā pētnieki izmantoja nākamās paaudzes Illumina un Nanopore genoma sekvencēšanas (NGS) tehnoloģijas, lai veiktu ar MPXV inficētu personu klīnisko paraugu DNS metagenomiskās analīzes. Viņi ieguva MPXV genomus no dzimumorgānu ādas bojājumiem un taisnās zarnas uztriepes no 18 MPXV inficētiem pacientiem.

Pētnieki apsvēra NGS klīniskajiem paraugiem ar kvantitatīvo reversās transkriptāzes-polimerāzes ķēdes reakcijas (qRT-PCR) cikla slieksni (CT) ≤25. Pēc tam viņi veica visu NGS darbību metagenomiskās analīzes. Turklāt viņi kartēja neapstrādātus NGS nolasījumus ar MPXV genoma GenBank pievienošanās numuru. ON563414.3, MPXV 197 205 bāzes pāru genoms, kas savākts no pacienta parauga Masačūsetsā, ASV, 2022. gada maijā. Nextclade rīks v1.6.0 izmanto šos genoma paraugus kā B.1 atsauces genomu.

Filoģenētiskajām analīzēm komanda ieguva MPXV genomus, kas tika deponēti datubāzē “Globālā iniciatīva visu gripas datu kopīgošanai” (GISAID) līdz 2022. gada 22. augustam. Viņi identificēja mutācijas, kas ir kopīgas šajā pētījumā iekļautajām mutācijām. Lai sakņotu filoģenētisko koku, tika pievienoti genoma GenBank pievienošanās numuri 412 NC_063383 un ON563414. Nacionālā zāļu un veselības aprūpes produktu drošības aģentūra (ANSM) ir apstiprinājusi MPXV genomu NGS.

Studiju rezultāti

Pētnieki pārbaudīja 307 pacientus, lai noteiktu MPXV klātbūtni, izmantojot reāllaika qPCR uz ādas bojājumiem un izkārnījumu un nazofaringijas paraugiem no 2022. gada maija līdz jūlijam. Konkrēti, viņi ieguva 11 ādas bojājumu paraugus, tostarp piecus dzimumlocekļa, sešus taisnās zarnas un vienu nazofarneksā.

Vidējais neapstrādāto NSG nolasījumu skaits, kas kartēts ar genoma GenBank pievienošanās numuru. ON563414.3 bija 44 615 vienā paraugā ar vidējo sekvencēšanas dziļumu un vidējo genoma pārklājumu attiecīgi 48 ± 41 nolasījums vai 98,0 ± 2,8%. Komanda konstatēja, ka visi 18 MPXV genomi, kas iegūti šajā pētījumā, piederēja III grupas B.1 līnijai saskaņā ar PVO klasifikāciju, un divi piederēja B.1.1 apakšlīnijai. Salīdzinot ar atsauces MPXV genomu ON563414.3, seši no 18 genomiem bija ģenētiski identiski, savukārt 12 bija vismaz viena mutācija un vidējā nukleotīdu identitāte starp šiem genomiem bija 99,8 ± 0,2% saskaņā ar pāru salīdzināšanas aprēķiniem. Šajos 18 genomos bija vidēji 3,3 ± 2,2 mutācijas, salīdzinot ar ON563414.3.

No 36 dažādām mutācijām, kas bija vismaz vienā no 18 genomiem, 22 bija nesinonīmi, bet 14 bija sinonīmi. 22 nesinonīmas mutācijas tika ievietotas 20 gēnos, kas izkaisīti gar MPXV genomu. Šie 20 kodētie gēni -

i) divas ribonukleīnskābes (RNS) polimerāzes apakšvienības;

ii) divas agrīnās transkripcijas faktora apakšvienības un viens vidējais un viens vēlīnās transkripcijas faktors;

iii) fosfolipāzei D līdzīgs proteīns; Un

iv) četri ankirīna atkārtojumus saturoši proteīni.

Citiem vārdiem sakot, šīs nesinonīmās mutācijas izraisīja aminoskābju izmaiņas vīrusu proteīnos, kas ir būtiskas virionu replikācijai un morfoģenēzei, kā arī vīrusa un saimnieka mijiedarbībai. Turpmākajos pētījumos būtu jāturpina pētīt šo mutāciju ietekmi uz šo proteīnu darbību un MPXV replikācijas ciklu.

Vēl viens svarīgs novērojums bija augstāks mutāciju līmenis, nekā gaidīts ortopoksvīrusiem, pamatojoties uz iepriekšējo novērtējumu, kas liecina, ka MPXV var paātrināt tā attīstību. Pēc autoru domām, lielāks mutāciju skaits no 66 līdz 73 aminoskābēm MPXV genomos, salīdzinot ar NC_063383.1 genomu, kas iegūts no 304 cilvēku paraugiem, kas savākti Nigērijā 2018. gada augustā, varētu būt saistīts ar apolipoproteīna B mRNS rediģēšanas saimes katalītiskā polipeptīdiem līdzīgo enzīmu poliAPOBEC3 ietekmi.

Interesanti, ka pētnieki atklāja arī NGS nolasījumus, kas identificēja S. aureus un S. pyogenes sekvences lielākajā daļā MPX vīrusa pozitīvo klīnisko ādas bojājumu paraugu. Šīs divas baktērijas izraisa superinfekcijas MPXV gadījumos; Tomēr ir nepieciešams vairāk datu, lai noteiktu šo divu baktēriju izplatību saistībā ar MPX vīrusa bojājumiem.

PVO tikai iesaka rūpīgi uzraudzīt ādas bojājumus, lai atklātu superinfekcijas, kas saistītas ar celulītu vai abscesiem. Viņi arī iesaka superinfekcijas ārstēšanu ar antibiotikām, kas ir efektīvas pret meticilīnu jutīgo S. aureus un S. pyogenes. Tāpat ASV Slimību kontroles un profilakses centri (CDC) iesaka ārstēt ar antibiotikām cilvēkiem ar sekundārām bakteriālām ādas infekcijām. Tomēr baktēriju superinfekcijas ādas bojājumos izraisīja ievērojamu saslimstību 2022. gada MPXV uzliesmojumā. Tāpēc šādos gadījumos ir nepieciešama rūpīga uzraudzība, lai savlaicīgi ievadītu antibiotikas.

Secinājumi

Pētījumā uzsvērta nepieciešamība cieši uzraudzīt vairākus MPXV kladu ģenētiskās evolūcijas un mutāciju modeļu aspektus, kas parādījās neendēmiskās valstīs ar 2022. gada uzliesmojumu un ir izplatījušies visā pasaulē. Piemēram, pētījumos jāpārbauda gēnu zudumu loma MPXV pārnēsāšanā un replikācijā un APOBEC3 enzīmu loma palielinātajā mutāciju ātrumā, kas novērots MPXV genomos.

Jo īpaši APOBEC3 enzīmu ekspresija un deamināzes aktivitāte mainās dažādu infekciju un vēža gadījumā. Vissvarīgākais ir tas, ka papildus MPXV genomu sekvencēšanai un raksturošanai ir jānosaka arī ādas superinfekciju baktēriju patogēni.

*Svarīga PIEZĪME:bioRxiv publicē provizoriskus zinātniskus ziņojumus, kas nav salīdzinoši pārskatīti, un tāpēc tos nevajadzētu uzskatīt par pārliecinošiem, kas paredzēti, lai vadītu klīnisko praksi/veselību saistītu uzvedību, vai uzskatīti par vispāratzītu informāciju.

Atsauce:

• 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