Analize metagenomice ADN ale probelor clinice de la indivizi infectați cu virusul variolei maimuțelor

Analize metagenomice ADN ale probelor clinice de la indivizi infectați cu virusul variolei maimuțelor

Într-un studiu recent publicat în bioRxiv * Cercetătorii au analizat secvențele genomului virusului variolei maimuțelor (MPXV) obținute de la 18 pacienți care au dobândit infecția cu MPXV între iunie și iulie 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 importanta:bioRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu sunt revizuite de către colegi și, prin urmare, nu ar trebui să fie considerate concludente, menite să ghideze practica clinică/comportamentul legat de sănătate sau tratate ca informații stabilite.

fundal

MPXV are un genom de acid dezoxiribonucleic (ADN) dublu catenar și aparține familiei de virusuri Poxviridae și genului Orthopoxviruses. Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a recunoscut trei grupuri de virusuri, numite unu până la trei, care includ viruși care au apărut în focarul din 2017-2018 (Nigeria) și cei implicați în focarul transnațional actual din 2022.

Începând cu 2022, toate infecțiile umane cu MPXV importate din Africa subsahariană au avut loc sporadic în țări non-endemice. Studiile filogenetice anterioare bazate pe genomi MPXV publicate în Portugalia și Franța în 2022 au descoperit că acești virusuri aparțin grupului III și este probabil să aibă o singură origine. Caracteristicile epidemiologice și clinice ale epidemiei actuale sugerează, de asemenea, că se transmite pe cale sexuală.

În plus, acești viruși includ o filiație numită B.1, care a apărut în Europa între noiembrie 2021 și mai 2022. Linia B.1 s-a îndepărtat de descendența sa ancestrală A.1 cu aproximativ 50 de substituții de nucleotide, de aproape zece ori mai mult decât se aștepta.

Despre studiu

În studiul de față, cercetătorii au folosit tehnologiile de secvențiere a genomului Illumina și Nanopore de ultimă generație (NGS) pentru a efectua analize metagenomice ADN ale probelor clinice de la indivizi infectați cu MPXV. Ei au obținut genomi MPXV din leziuni ale pielii genitale și tampoane rectale de la 18 pacienți infectați cu MPXV.

Anchetatorii au luat în considerare NGS pentru probele clinice cu un prag cantitativ al ciclului de reacție în lanț a polimerazei-reverse transcriptază (qRT-PCR) (CT) ≤25. Apoi, au efectuat analize metagenomice ale tuturor rulajelor NGS. În plus, au mapat citirile NGS brute față de numărul de acces GenBank al genomului MPXV. ON563414.3, un genom de 197.205 perechi de baze de MPXV colectat de la un eșantion de pacient din Massachusetts, SUA, în mai 2022. Instrumentul Nextclade v1.6.0 utilizează aceste mostre de genom ca genom de referință B.1.

Pentru analizele filogenetice, echipa a obținut genomuri MPXV care au fost depuse în baza de date „Global Initiative on Sharing All Influenza Data” (GISAID) până pe 22 august 2022. Ei au identificat mutații comune celor din prezentul studiu. Genomul GenBank numerele de acces 412 NC_063383 și ON563414 au fost adăugate pentru a înrădăcina arborele filogenetic. Agenția Națională pentru Siguranța Medicamentului și a Produselor de Sănătate (ANSM) a aprobat NGS a genomilor MPXV.

Rezultatele studiului

Cercetătorii au testat 307 de pacienți pentru prezența MPXV utilizând qPCR în timp real pe leziuni cutanate și probe de scaun și nazofaringien între mai și iulie 2022. Mai exact, au obținut 11 mostre de leziuni cutanate, inclusiv cinci pe penis, șase pe rect și una pe nazofaringe.

Numărul mediu de citiri brute NSG mapate la numărul de acces al genomului GenBank. ON563414.3 a fost de 44.615 per probă, cu o adâncime medie de secvențiere și o acoperire medie a genomului de 48 ± 41 citiri sau, respectiv, 98,0 ± 2,8%. Echipa a descoperit că toți cei 18 genomi MPXV obținuți în studiul de față aparțin filiației B.1 din grupul III conform clasificării OMS, doi aparținând sublinierii B.1.1. În comparație cu genomul MPXV de referință ON563414.3, șase dintre cei 18 genomi au fost identici din punct de vedere genetic, în timp ce 12 au avut cel puțin o mutație, iar identitatea medie a nucleotidelor dintre acești genomi a fost de 99,8 ± 0,2% conform calculelor de comparație pe perechi. Acești 18 genomi au avut o medie de 3,3 ± 2,2 mutații comparativ cu ON563414.3.

Din totalul de 36 de mutații diferite care au fost prezente în cel puțin unul dintre cei 18 genomi, 22 au fost non-sinonime, în timp ce 14 au fost sinonime. Cele 22 de mutații non-sinonime au fost imbricate în 20 de gene împrăștiate de-a lungul genomului MPXV. Aceste 20 de gene au codificat -

i) două subunități de polimerază de acid ribonucleic (ARN);

ii) două subunități de factor de transcripție timpuriu și un factor de transcripție intermediar și unul târziu;

iii) o proteină asemănătoare fosfolipazei D; Şi

iv) patru proteine ​​care conțin anchirine repetate.

Cu alte cuvinte, aceste mutații non-sinonime au dus la modificări ale aminoacizilor în proteinele virale, care sunt critice pentru replicarea virionului și morfogeneza, precum și interacțiunile virus-gazdă. Studiile viitoare ar trebui să investigheze în continuare influența acestor mutații asupra funcției acestor proteine ​​și a ciclului de replicare MPXV.

O altă observație importantă a fost o rată de mutație mai mare decât era de așteptat pentru ortopoxvirusuri bazată pe o evaluare anterioară, sugerând că MPXV ar putea accelera evoluția sa. Potrivit autorilor, un număr mai mare de mutații între 66 și 73 de aminoacizi în genomul MPXV în comparație cu genomul NC_063383.1 obținut din 304 probe umane colectate în Nigeria în august 2018 s-ar putea datora efectului familiei de editare ARNm apolipoproteinei B a polipeptidei catalitice (APOBEC3).

Interesant, cercetătorii au descoperit, de asemenea, citirile NGS care au identificat secvențele de S. aureus și S. pyogenes în majoritatea probelor clinice de leziuni cutanate cu virus MPX pozitive. Aceste două bacterii provoacă suprainfecții în cazurile de MPXV; Cu toate acestea, sunt necesare mai multe date pentru a stabili prevalența acestor două bacterii în asociere cu leziunile virusului MPX.

OMS recomandă doar monitorizarea atentă a leziunilor cutanate pentru suprainfecții asociate cu celulită sau abcese. De asemenea, ei recomandă tratamentul de suprainfecție cu antibiotice eficiente împotriva S. aureus și S. pyogenes sensibile la meticilină. De asemenea, Centers for Disease Control and Prevention (CDC) din SUA recomandă tratament cu antibiotice pentru persoanele cu infecții bacteriene secundare ale pielii. Cu toate acestea, suprainfectiile bacteriene in leziunile cutanate au provocat o morbiditate semnificativa in focarul MPXV din 2022. Prin urmare, în astfel de cazuri, este necesară o monitorizare atentă pentru administrarea în timp util a antibioticelor.

Concluzii

Studiul evidențiază necesitatea monitorizării îndeaproape a mai multor aspecte ale evoluției genetice și ale modelelor de mutație ale cladelor MPXV care au apărut în țările non-endemice odată cu focarul din 2022 și s-au răspândit la nivel global. De exemplu, studiile ar trebui să examineze rolul pierderilor de gene în transmisibilitatea și replicarea MPXV și pe cel al enzimelor APOBEC3 în rata crescută de mutație observată în genomii MPXV.

În special, expresia și activitatea deaminazei enzimelor APOBEC3 se modifică în diferite infecții și cancere. Cel mai important, pe lângă secvențierea și caracterizarea genomilor MPXV, trebuie detectați și agenții patogeni bacterieni ai suprainfectiilor pielii.

*NOTA importanta:bioRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu sunt revizuite de către colegi și, prin urmare, nu ar trebui să fie considerate concludente, menite să ghideze practica clinică/comportamentul legat de sănătate sau tratate ca informații stabilite.

Referinţă:

• 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