A SARS-CoV-2 szintetikus eredetére vonatkozó bizonyítékok vizsgálata

A SARS-CoV-2 szintetikus eredetére vonatkozó bizonyítékok vizsgálata

Egy nemrégiben megjelent tanulmányban bioRxiv * Preprint szerver: A kutatók azt vizsgálták, hogy a súlyos akut légzőszervi szindróma koronavírus 2 (SARS-CoV-2) természetes úton, állatról emberre történő átvitel útján, vagy szintetikusan a koronavírus (CoV) kutatási kísérletei során keletkezett-e.

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

A kutatók gyakran használják az in vitro genom összeállítás (IVGA) módszert a CoV-variánsok laboratóriumi szintetikus megtervezésére. A technika restrikciós enzimeket használ a dezoxiribonukleinsav (DNS) építőelemeinek létrehozására, amelyeket azután rendezett módon össze lehet állítani a vírusgenom létrehozásához.

A vírusok szintetikus létrehozásához a vírusgenomot úgy módosítják, hogy az öltésrégiókat, az úgynevezett restrikciós helyeket (RS) eliminálják vagy beépítik. Az RS-módosítások IVGA-ujjlenyomatként szolgálhatnak, és a jövőbeli világjárványok megelőzése érdekében kritikus fontosságú a SARS-CoV-2 eredetének megértése.

A tanulmányról

A jelen tanulmányban a kutatók azt vizsgálták, hogy a SARS-CoV-2 természetes vagy szintetikus eredetű-e, a fertőző ribonukleinsav vírus (RNS) klónjain elterjedt IVGA módszer segítségével.

A teljes RNS-genomot IVGA-val rekonstruálták DNS-vé, hogy fertőző CoV-verziókat hozzanak létre. A vírusgenom összeállításához két különböző endonukleáz enzimet használtak, ahol az egyik enzim két helye szegélyezte a kérdéses helyet, hogy lehetővé tegyék a szegélyező régió hatékony manipulálását anélkül, hogy az egyes variánsok teljes vírusvázát újra összeszerelték volna.

A csapat kiszámította azokat a véletlenszerű RS-eloszlásokat, amelyek várhatóak a nem módosított vírusokban a természetes CoV-genomok széles skálájának megemésztése után a restrikciós endonukleáz enzimek átfogó listájával. A MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome CoV) reverz genetikai rendszert IVGA-hoz tervezték a meglévő BglI helyek eltávolításával, hat további BglI hely beillesztésével és egyenletesen elosztott típusú IIS RS-ekkel.

A hozzáadásokat és eltávolításokat szinonim típusú mutációkkal hajtották végre, hét fragmentumot létrehozva, amelyek közül a leghosszabb 5721 bázispár (bp) hosszú volt, vagyis a MERS genom 19%-át fedte le. Az elemzés a SARS-CoV-2 BsaI/BsmBI oldalakra összpontosított, összehasonlítva az összes CoV RS-térképével. A mutációs elemzést 100 000 véletlenszerű in silico mutáns létrehozásával végeztük a RaTG13 és BANAl-20-52 esetében. A filogenetikai következtetésanalízist teljes genom páronkénti illesztésével végeztük a RaTG13 és a SARS-CoV-2, valamint a BsaI/BsmBI-vel emésztett BANAL-20-52 és SARS-CoV-2 között.

Az elemzéshez a módosított CoV-k Github repository adatait használtuk, a CoV spike (S) gén nyílt leolvasási kereteit (ORF) pedig az NCBI genetikai adatbázisából kinyertük. A Google Scholar segítségével egy teljesen reprezentatív listát állítottak össze a fertőző CoV-klónok 2000 és 2019 között korlátozott példáiról.

Eredmények

A szintetikus SARS-CoV-2 ujjlenyomat aberráns volt a vad típusú (wt) CoV-k esetében, és gyakori volt a laboratóriumilag tervezett vírusszervezetekben. A SARS-CoV-2 RS-térképe összhangban volt a szintetikus CoV-genomokra korábban leírtakkal, megfelelt a hatékony fordított genetikai rendszerhez szükséges összes kritériumnak, és egyértelműen megkülönböztette legközelebbi rokonaitól a szinonimák, de szintetikus formában jelenlévő azonosítási helyek magas aránya miatt. és nem valószínű, hogy az ujjlenyomat közeli rokonaitól származott.

Az RS térképelemzés során az IVGA SARS-CoV-2 ujjlenyomat (i) egyedi endonukleáz enzimek (BsmBI, BglI és BsaI) beépülését és/vagy eliminációját mutatta; (ii) kiválasztott enzimekkel végzett emésztés, amely öt-nyolc fragmentumot eredményez; (iii) a legnagyobb fragmens < 8 kb; (iv) minden ragadós vége egyedi volt; (v) az összes azonosítási helyet szinonim mutációk hoztak létre; (vi) két egyedi azonosítási hely szegélyezheti a helyeket további manipuláció céljából; (vii) Az azonosítási helyek más vírus organizmusokhoz illeszthetők a szegmens helyettesítések lehetővé tétele érdekében.

A néma vagy szinonim minták és a restrikciós hely ujjlenyomata szinte univerzális volt a szintetikus vírusszervezetek között, ami határozottan arra utal, hogy a SARS-CoV-2 szintetikus úton keletkezett. A SARS-CoV-2 RS térkép öt BsaI/BsmBI RS-t tartalmazott. A közeli rokon vírusokkal ellentétben a vírusok egyenletesen oszlottak el, és hiányzott belőlük két erősen konzervált BsaI-RS, amelyek szinte az összes többi B-vonalú sarbecovírusban jelen vannak. A térkép a nem manipulált CoV-k leghosszabb töredékhosszának alsó 1,0%-ában kiugró érték volt.

1491 RS-térkép restrikciós térképének elemzése az IIS súlyeloszlásában azt mutatta, hogy a SARS-CoV-2 SD-vel (szórás) az átlag alatt volt az egyes nem manipulált vírusszervezetekhez képest, ami azt jelzi, hogy a nem manipulált vírusban egy ilyen anomália RS-térkép <0,1%-os valószínűséggel fordul elő. A SARS-CoV-2 hat fragmenst mutatott ki, amelyeket IIS típusú restrikciós endonukleáz enzimek kétszer emésztettek, a közeli rokonok a RaTG13 és a BANAL 52 pedig hét, illetve öt fragmenst mutattak ki kifejezett RS-sel.

12 csendes mutációt figyeltek meg kilenc különböző BsaI/BsmBI RS-ben a SARS-CoV-2 és RaTG13 között, és öt néma mutációt hét különböző BsaI/BsmBI RS-ben a SARS-CoV-2 és BANAL52 között. A RaTG13 és BANAL52 mutánsok mindössze egy százaléka, illetve 0,1 százaléka mutatott magasabb Z-pontszámú BsaI/BsmBI RS térképeket a SARS-CoV-2-hez képest.

Összességében a vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy nagy a valószínűsége annak, hogy a SARS-CoV-2 szintetikusan, in vitro összeállított fertőző klónként keletkezik. Az eredmények támogathatják a politikai döntéshozatalt és a kutatást a jövőbeli világjárványok megelőzésére, és világszerte elősegíthetik a biológiai biztonság javítását.

*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.
  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