Análises metagenômicas de DNA de amostras clínicas de indivíduos infectados pelo vírus da varíola dos macacos

Análises metagenômicas de DNA de amostras clínicas de indivíduos infectados pelo vírus da varíola dos macacos

Num estudo recente publicado em bioRxiv * Os pesquisadores analisaram sequências do genoma do vírus da varíola dos macacos (MPXV) obtidas de 18 pacientes que adquiriram a infecção pelo MPXV entre junho e julho 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:O bioRxiv publica relatórios científicos preliminares que não são revisados ​​por pares e, portanto, não devem ser considerados conclusivos, destinados a orientar a prática clínica/comportamento relacionado à saúde, ou tratados como informações estabelecidas.

fundo

O MPXV possui um genoma de ácido desoxirribonucléico (DNA) de fita dupla e pertence à família dos vírus Poxviridae e ao gênero Orthopoxviruses. A Organização Mundial da Saúde (OMS) reconheceu três grupos de vírus, nomeados de um a três, que incluem vírus que surgiram no surto de 2017-2018 (Nigéria) e aqueles envolvidos no atual surto transnacional de 2022.

Em 2022, todas as infecções humanas por MPXV importadas da África Subsariana ocorreram esporadicamente em países não endémicos. Estudos filogenéticos anteriores baseados nos genomas do MPXV publicados em Portugal e França em 2022 descobriram que estes vírus pertencem ao grupo III e provavelmente têm uma única origem. As características epidemiológicas e clínicas da atual epidemia também sugerem que ela seja sexualmente transmissível.

Além disso, estes vírus incluem uma linhagem chamada B.1 que surgiu na Europa entre novembro de 2021 e maio de 2022. A linhagem B.1 divergiu da sua linhagem ancestral A.1 em aproximadamente 50 substituições de nucleótidos, quase dez vezes mais do que o esperado.

Sobre o estudo

No presente estudo, os pesquisadores usaram tecnologias de sequenciamento de genoma (NGS) Illumina e Nanopore de última geração para realizar análises metagenômicas de DNA de amostras clínicas de indivíduos infectados com MPXV. Eles obtiveram genomas do MPXV de lesões cutâneas genitais e esfregaços retais de 18 pacientes infectados pelo MPXV.

Os investigadores consideraram NGS para amostras clínicas com limiar quantitativo do ciclo de reação em cadeia da polimerase-transcriptase reversa (qRT-PCR) ≤25. Em seguida, eles realizaram análises metagenômicas de todas as execuções do NGS. Além disso, eles mapearam leituras NGS brutas em relação ao número de acesso do GenBank do genoma MPXV. ON563414.3, um genoma de 197.205 pares de bases de MPXV coletado de uma amostra de paciente em Massachusetts, EUA, em maio de 2022. A ferramenta Nextclade v1.6.0 usa essas amostras de genoma como o genoma de referência B.1.

Para análises filogenéticas, a equipe obteve genomas de MPXV que foram depositados no banco de dados “Global Initiative on Sharing All Influenza Data” (GISAID) até 22 de agosto de 2022. Eles identificaram mutações comuns às do presente estudo. Os números de acesso do genoma GenBank 412 NC_063383 e ON563414 foram adicionados para enraizar a árvore filogenética. A Agência Nacional de Segurança de Medicamentos e Produtos de Saúde (ANSM) aprovou o NGS dos genomas do MPXV.

Resultados do estudo

Os pesquisadores testaram 307 pacientes quanto à presença de MPXV usando qPCR em tempo real em lesões de pele e amostras de fezes e nasofaringe entre maio e julho de 2022. Especificamente, eles obtiveram 11 amostras de lesões de pele, incluindo cinco no pênis, seis no reto e uma na nasofaringe.

O número médio de leituras NSG brutas mapeadas para o número de acesso do genoma GenBank. ON563414.3 foi de 44.615 por amostra, com profundidade média de sequenciamento e cobertura média do genoma de 48 ± 41 leituras ou 98,0 ± 2,8%, respectivamente. A equipe descobriu que todos os 18 genomas de MPXV obtidos no presente estudo pertenciam à linhagem B.1 do grupo III de acordo com a classificação da OMS, sendo dois pertencentes à sub-linhagem B.1.1. Em comparação com o genoma MPXV de referência ON563414.3, seis dos 18 genomas eram geneticamente idênticos, enquanto 12 tinham pelo menos uma mutação e a identidade média de nucleotídeos entre esses genomas foi de 99,8 ± 0,2% de acordo com cálculos de comparação pareada. Esses 18 genomas tiveram uma média de 3,3 ± 2,2 mutações em comparação com ON563414.3.

Do total de 36 mutações diferentes presentes em pelo menos um dos 18 genomas, 22 eram não-sinônimas, enquanto 14 eram sinônimas. As 22 mutações não sinônimas foram aninhadas em 20 genes espalhados ao longo do genoma do MPXV. Esses 20 genes codificados –

i) duas subunidades de ácido ribonucleico (RNA) polimerase;

ii) duas subunidades de fator de transcrição precoce e um fator de transcrição intermediário e um fator de transcrição tardio;

iii) uma proteína semelhante à fosfolipase D; E

iv) quatro proteínas contendo repetições de anquirina.

Em outras palavras, essas mutações não-sinônimas resultaram em alterações de aminoácidos nas proteínas virais que são críticas para a replicação e morfogênese do vírion, bem como para as interações vírus-hospedeiro. Estudos futuros deverão investigar mais a fundo a influência dessas mutações na função dessas proteínas e no ciclo de replicação do MPXV.

Outra observação importante foi uma taxa de mutação mais elevada do que a esperada para os ortopoxvírus com base numa avaliação anterior, sugerindo que o MPXV pode acelerar a sua evolução. Segundo os autores, um maior número de mutações entre 66 e 73 aminoácidos nos genomas do MPXV em comparação com o genoma NC_063383.1 obtido de 304 amostras humanas coletadas na Nigéria em agosto de 2018 pode ser devido ao efeito da família de edição de mRNA da apolipoproteína B de enzimas semelhantes a polipeptídeos catalíticos (APOBEC3).

Curiosamente, os pesquisadores também descobriram leituras de NGS que identificaram sequências de S. aureus e S. pyogenes na maioria das amostras clínicas de lesões cutâneas positivas para o vírus MPX. Essas duas bactérias causam superinfecções nos casos de MPXV; No entanto, são necessários mais dados para estabelecer a prevalência destas duas bactérias em associação com lesões do vírus MPX.

A OMS recomenda apenas que as lesões cutâneas sejam monitorizadas de perto para detectar superinfecções associadas a celulite ou abcessos. Eles também recomendam o tratamento de superinfecção com antibióticos eficazes contra S. aureus e S. pyogenes sensíveis à meticilina. Da mesma forma, os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) dos EUA recomendam tratamento com antibióticos para pessoas com infecções bacterianas secundárias da pele. No entanto, as superinfecções bacterianas em lesões cutâneas causaram morbidade significativa no surto de MPXV de 2022. Portanto, nesses casos, é necessária uma monitorização cuidadosa para a administração oportuna de antibióticos.

Conclusões

O estudo destaca a necessidade de uma monitorização estreita de múltiplos aspectos da evolução genética e dos padrões de mutação dos clados MPXV que surgiram em países não endémicos com o surto de 2022 e que se espalharam globalmente. Por exemplo, os estudos devem examinar o papel das perdas genéticas na transmissibilidade e replicação do MPXV e o das enzimas APOBEC3 no aumento da taxa de mutação observada nos genomas do MPXV.

Em particular, a expressão e a atividade desaminase das enzimas APOBEC3 mudam em várias infecções e cancros. Mais importante ainda, além de sequenciar e caracterizar os genomas do MPXV, os patógenos bacterianos das superinfecções cutâneas também precisam ser detectados.

*NOTA IMPORTANTE:O bioRxiv publica relatórios científicos preliminares que não são revisados ​​por pares e, portanto, não devem ser considerados conclusivos, destinados a orientar a prática clínica/comportamento relacionado à saúde, ou tratados como informações estabelecidas.

Referência:

• 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