Zkoumání důkazů o syntetickém původu SARS-CoV-2

Zkoumání důkazů o syntetickém původu SARS-CoV-2

V nedávné studii publikované v bioRxiv * Předtiskový server: Výzkumníci zkoumali, zda těžký akutní respirační syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) vznikl přirozeně přenosem ze zvířete na člověka nebo synteticky během výzkumných experimentů s koronavirem (CoV).

Studie: Endonuklease-Fingerabdruck weist auf einen synthetischen Ursprung von SARS-CoV-2 hin. Bildnachweis: Lightspring/Shutterstock

*Důležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje předběžné vědecké zprávy, které nejsou recenzovány odborníky, a proto by neměly být považovány za přesvědčivé, zamýšlené jako vodítko pro klinickou praxi/chování související se zdravím nebo s nimiž se zachází jako s ověřenými informacemi.

Výzkumníci často používají metodu sestavení genomu in vitro (IVGA) k syntetickému inženýrství variant CoV v laboratoři. Technika využívá restrikční enzymy k vytvoření stavebních bloků deoxyribonukleové kyseliny (DNA), které pak lze sestavit řádným způsobem a vytvořit virový genom.

Pro syntetické vytvoření virů je virový genom modifikován tak, že oblasti stehů, tzv. restrikční místa (RS), jsou eliminovány nebo inkorporovány. Modifikace RS by mohly sloužit jako otisky prstů IVGA a aby se předešlo budoucím pandemiím, pochopení původu SARS-CoV-2 je zásadní.

O studiu

V této studii vědci zkoumali, zda je původ SARS-CoV-2 přirozený nebo syntetický, pomocí běžné metody IVGA na klonech infekčního viru ribonukleové kyseliny (RNA).

Kompletní RNA genom byl rekonstruován na DNA pomocí IVGA, aby se vytvořily infekční verze CoV. K sestavení virového genomu byly použity dva různé endonukleázové enzymy, přičemž dvě místa jednoho enzymu lemovala místo zájmu, aby se umožnila účinná manipulace s přilehlou oblastí bez opětovného sestavení celé virové páteře pro každou variantu.

Tým vypočítal náhodné distribuce RS, které by se daly očekávat u nemodifikovaných virů po štěpení široké škály přirozených genomů CoV s obsáhlým seznamem enzymů restrikčních endonukleáz. Reverzní genetický systém MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome CoV) byl navržen pro IVGA odstraněním stávajících míst BglI, vložením šesti dalších míst BglI a rovnoměrně rozmístěnými RS typu IIS.

Přidání a odstranění byly prováděny mutacemi synonymního typu, čímž bylo vytvořeno sedm fragmentů, z nichž nejdelší byl dlouhý 5721 párů bází (bp) nebo pokrýval 19 % genomu MERS. Analýza se zaměřila na místa SARS-CoV-2 BsaI/BsmBI ve srovnání s mapami RS všech CoV. Analýza mutací byla provedena vytvořením 100 000 náhodných in silico mutantů pro RaTG13 a BANal-20-52. Fylogenetická inferenční analýza byla provedena pomocí párových zarovnání celého genomu mezi RaTG13 a SARS-CoV-2 a BANAL-20-52 a SARS-CoV-2 štěpenými Bsal/BsmBI.

Pro analýzu byla použita data z Github repozitáře upravených CoV a otevřené čtecí rámce (ORF) genu CoV spike (S) byly získány z genetické databáze NCBI. Google Scholar byl prohledán, aby se vytvořil plně reprezentativní seznam příkladů infekčních klonů CoV omezených v letech 2000 až 2019.

Výsledky

Syntetický otisk SARS-CoV-2 byl aberantní u divokého typu (wt) CoV a běžný u laboratorně upravených virových organismů. Mapa RS SARS-CoV-2 byla v souladu s mapami dříve hlášenými pro syntetické genomy CoV, splňovala všechna kritéria nezbytná pro účinný reverzní genetický systém a byla jasně odlišena od svých nejbližších příbuzných vysokou mírou identifikačních míst, která byla synonyma, ale byla přítomna v syntetické formě. a je nepravděpodobné, že by otisk pocházel od jeho blízkých příbuzných.

V analýze mapy RS ukázal otisk IVGA SARS-CoV-2 (i) začlenění a/nebo eliminaci jedinečných endonukleázových enzymů (BsmBI, BglI a BsaI); (ii) štěpení vybranými enzymy, což vede k pěti až osmi fragmentům; (iii) největší fragment je < 8 kb; (iv) všechny lepivé konce byly jedinečné; (v) všechna identifikační místa byla vytvořena synonymními mutacemi; (vi) dvě jedinečná identifikační místa by mohla lemovat místa pro další manipulaci; (vii) Identifikační místa by mohla být porovnána s jinými virovými organismy, aby se umožnily substituce segmentů.

Vzor tichých nebo synonymních vzorů a otisk restrikčního místa byl mezi syntetickými virovými organismy téměř univerzální, což silně naznačuje, že SARS-CoV-2 vznikl synteticky. Mapa SARS-CoV-2 RS obsahovala pět BsaI/BsmBI RS. Na rozdíl od blízce příbuzných virů byly viry distribuovány rovnoměrně a postrádaly dva vysoce konzervované Bsal-RS, které jsou přítomny téměř ve všech ostatních sarbekovirech B-linií. Mapa byla odlehlá ve spodních 1,0 % nejdelších délek fragmentů nemanipulovaných CoV.

Analýza restrikční mapy 1491 map RS v rozložení hmotnosti IIS ukázala, že SARS-CoV-2 byl více SD (standardní odchylky) pod průměrem ve srovnání s každým nemanipulovaným virovým organismem, což ukazuje na <0,1% pravděpodobnost takové anomálie RS mapy u wt, nemanipulovaného viru. SARS-CoV-2 vykazoval šest fragmentů, které byly dvakrát štěpeny enzymy restrikční endonukleázy typu IIS, a blízcí příbuzní RaTG13 a BANAL 52 vykazovali sedm a pět fragmentů s výrazným RS.

Bylo pozorováno 12 tichých mutací v devíti různých BsaI/BsmBI RS mezi SARS-CoV-2 a RaTG13 a pět tichých mutací v sedmi různých BsaI/BsmBI RS mezi SARS-CoV-2 a BANAL52. Pouze jedno procento a 0,1 procenta mutant RaTG13 a BANAL52, v tomto pořadí, vykazovalo Bsal/BsmBI RS mapy s vyšším Z-skóre ve srovnání s SARS-CoV-2.

Celkově výsledky studie ukázaly vysokou pravděpodobnost, že SARS-CoV-2 vzniká synteticky jako infekční klon sestavený in vitro. Výsledky by mohly podpořit tvorbu politik a výzkum s cílem zabránit budoucím pandemiím a podpořit zlepšení biologické bezpečnosti na celém světě.

*Důležitá POZNÁMKA:bioRxiv publikuje předběžné vědecké zprávy, které nejsou recenzovány odborníky, a proto by neměly být považovány za přesvědčivé, zamýšlené jako vodítko pro klinickou praxi/chování související se zdravím nebo s nimiž se zachází jako s ověřenými informacemi.

Odkaz:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Valentin Bruttel, Alex Washburne und Antonius VanDongen. (2022). Endonuklease-Fingerabdruck weist auf einen synthetischen Ursprung von SARS-CoV-2 hin. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.10.18.512756 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.30.510261v3