Tutkimuksessa katsotaan, että Monkeypox Clade IIb:n lisääntynyt tarttuvuus johtuu genomisesta haitarista

Tutkimuksessa katsotaan, että Monkeypox Clade IIb:n lisääntynyt tarttuvuus johtuu genomisesta haitarista

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa bioRxiv * Palvelin: Tutkijat suorittivat genomitutkimuksen vahvistetuista Monkeypox-virus (MPXV) -tapauksista, jotka on diagnosoitu Espanjassa 18. toukokuuta ja 14. heinäkuuta 2022 välisenä aikana.

Lernen: Genomische Akkordeons könnten der Schlüssel zur erhöhten Übertragbarkeit von Monkeypox Clade IIb sein. Bildquelle: FOTOGRIN/Shutterstock

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pitäisi pitää vakuuttavina, jotka on tarkoitettu ohjaamaan kliinistä käytäntöä/terveyteen liittyvää käyttäytymistä tai joita ei pitäisi käsitellä vakiintuneina tietoina.

tausta

Nykyisessä taudinpurkauksessa levitettyjen MPXV-lähetysten määrä on pysynyt jatkuvasti alhaisena, ja henkilöltä henkilölle -lähetys (PTP) näyttää tapahtuvan ensisijaisen paikallisen ihottuman ilmaantumisen jälkeen. Jos jälkimmäinen tila on vastuussa MPXV-lähetyksestä, sen pitäisi näkyä myös genomisella tasolla. Tähän mennessä kaikki genomitutkimukset ovat keskittyneet kuvaamaan MPXV:n evoluutiohistoriaa ja seuraamaan sen leviämistä virukseen länsimaissa.

Nämä tutkimukset paljastivat, että vuoden 2022 MPXV-klusteri eroaa vastaavista vuosien 2016–2019 MPXV:istä keskimäärin 50 yhden nukleotidin polymorfismilla (SNP), noin 24 ei-synonyymimutaatiolla, ~18 synonyymimutaatiolla ja joillakin geenien välisillä eroilla. He pitivät mutaatioharhaa pääasiassa apolipoproteiini B:n mRNA:ta muokkaavien katalyyttisen polypeptidin kaltaisten 3-entsyymien (APOBEC3) vaikutuksesta. Lisäksi he kuvasivat MPXV:n geneettisiä muunnelmia, mukaan lukien immunomoduloivien geenien deleetiot. Tähän asti isäntä kohdistaa selektiivistä painetta, ja viruksen kanssa vuorovaikutuksessa olevien geenien menetys oli MPXV:n evoluution ajuri.

Retrospektiiviset evoluutiotutkimukset ovat osoittaneet MPXV:n ainutlaatuiset adaptiiviset strategiat; Nämä tutkimukset eivät kuitenkaan onnistuneet ratkaisemaan genomialueita, joissa oli monia toistoja, erityisesti matalan kompleksisuuden alueita (LCR). LCR:t eivät sijaitse satunnaisesti genomissa, ja ne voivat liittyä mukautuviin muutoksiin, jotka liittyvät eroihin MPXV:n siirrettävyydessä. Niillä on eri monimutkaisuustasoja, kuten dinukleotidi-, trinukleotidi- tai monimutkaisempia palindromisia toistoja. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että genomiset haitarit tarjoavat nopean reitin sopeutua rokkoviruksiin sarjasiirron aikana. Näitä genomisia piirteitä on kiireellisesti tutkittava MPXV:n evolutionaarisen mukautumisen yhteydessä.

Tietoja tutkimuksesta

Tässä tutkimuksessa tutkijat tutkivat LCR:n vaikutuksia, mukaan lukien kaikki lyhyet tandemtoistot (STR) ja homopolymeerimuutokset, MPXV-genomissa. He vertasivat LCR:ien jakautumista MPXV-genomin eri avainfunktionaalisten ryhmien välillä. Lisäksi tutkijat arvioivat isännän sisäisten ja isäntien välisten vaihteluiden laajuutta LCR:ssä.

Ryhmä sai ensin korkealaatuisen genomin espanjalaisen MPXV-tapauksen läpikäymättömästä vesikulaarisesta nesteestä. Sitten he käyttivät tavanomaista validoitua MPXV sisäkkäistä polymeraasiketjureaktiota (PCR), joka kohdistui transferriini (TFN) -reseptorigeeniin MPXV:n läsnäolon vahvistamiseksi ihovaurioista peräisin olevissa vanupuikoissa. Seuraavaksi he yhdistivät kolme sekvensointitekniikkaa, NovaSeqin, MiSeqin ja nanopore-sekvensoinnin, lukeakseen koko genomin.

Tutkimustulokset

Vain kaksi genominäytettä, 353R ja 349R, tarjosivat korkealaatuisia virusmittauksia alleelitaajuuksien vertailua varten useimmilla LCR-alueilla. Vaikka LCR8 ja LCR9 eivät osoittaneet vaihtelua, LCR7 ja LCR10/11 osoittivat merkittävää isännän sisäistä vaihtelua ja eroja vallitsevassa alleelissa näytteiden välillä. Koko genomin heterotsygoottisuuden perusteella variaatioiden suuruus ja suuruus olivat huomattavasti suuremmat LCR:lle kuin SNP:ille, ja sama tapahtui myös isännässä.

Neljä näytettä kuului B.1.1:een, joka määritellään aminohappomutaatiolla OPG094 R194H:ssa. He identifioivat yhden näytteen B.1.3:ksi, jonka määrittelee aminohappomutaatio R84K, joka vastasi asemaa G190.660A, ja loput näytteet kuuluivat B1-kladiin IIb. Ryhmän IIb joukossa B1-kannat osoittivat johdonmukaisesti 16 toistoa. A.1-kanta oli polymorfinen, A.2-kannoilla oli 23, 25 ja 26 toistoa, kun taas vanhemmilla A-kannoilla oli 32, 43, 53 ja 71 toistoa. Vaikka tutkijat löysivät lisää klustereita espanjalaisten isolaattien joukosta joidenkin SNP-muutosten perusteella; He löysivät epidemiologisen yhteyden kuitenkin vain yhdessä tapauksessa.

Koska nykyiset tutkimustulokset osoittivat rajoitetun yhteyden SNP-muutosten ja virusepidemiologian välillä, tämän virusluokan kohdalla on todennäköisesti esiintynyt potentiaalinen lähentymisvaikutus, mikä on edellyttänyt fokuksen muuttamista genomiepidemiologiatutkimuksissa. Tutkijat tunnistivat 21 LCR:ää, 13 STR:ää ja kahdeksan homopolymeeriä. Monimuotoisuustason vertailu 21 tunnistetun LCR:n välillä, joilla oli SNP-vaihtelu, paljasti kahdeksan LCR-aluetta (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21), joissa oli selviä merkkejä vaihtelusta isännässä ja näytteiden välillä.

Viisi LCR:ää kolokalisoitiin kahdelle MPXV-genomin alueelle, ja LCR:t 5, 6 ja 7 sijaitsivat MPXV-genomin ytimessä. LCR:t 3 ja 21 sijaitsivat immunomodulatorisella alueella ja kolme muuta LCR:ää sijaitsi MPXV-geenien OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) ja OPG208 (B19R) oletetun translatoidun alueen sisällä. LCR3:ssa ja LCR21:ssä havaitut muutokset toistojen lukumäärässä seurasivat samaa kaavaa laajentamalla immunomodulatorisen avoimen lukukehyksen (ORF) N-terminaalista aluetta. Ottaen huomioon LCR3:n epätavallisen pitkän toistuvan venymän, kladi IIb MPXV saattaa vaatia suuria määriä tyrosiinia: translaatioribonukleiinihappoa (tRNA) OPG208-geenin kääntämiseksi. Tämä voi edustaa toista mahdollista menetelmää, jolla viruksen tandem-toistosekvenssit mukautuvat uuteen ympäristöön moduloimalla ORF-ilmentymistä.

Tutkijat havaitsivat, että LCR21/OPG204:ään liittyvät muutokset olivat hienovaraisia. He eivät havainneet muutoksia toistojen lukumäärässä, vaan pikemminkin mutaatioissa. Siksi useimmilla kladin IIb viruksilla oli useita vaihtoehtoisia aloituksia, joita seurasi lysiiniaminohappo, jota aina koodaa harvinaisin kodoni. Kiehtovin ORF:ssä havaittu vaihtelualue liittyi OPG153-geeniin, joka on olennainen tekijä OPXV:n siirtymisessä ja virulenssissa. Esimerkiksi se on ydingeeni, joka useimmiten "kadotettiin" isorokkoviruksen evoluution aikana. LCR7-toistoalue, joka sijaitsee OPG153:n keskusdomeenissa, koodaa strukturoitumatonta polyasparagiinihappoaluetta (poly-D), joka on konservoitunut OPXV:iden joukossa; sen pituus kuitenkin vaihtelee suuresti. Mielenkiintoista on, että luokan IIa MPXV-kannoilla on poly-D, joka on pidennetty 21 aminohapolla.

Johtopäätökset

Tutkimustulokset laajensivat genomiharmonikan käsitettä MPXV-evoluutiossa. Tutkimus osoitti, että genomin LCR:t, joita ei tällä hetkellä ole selvitetty genomitutkimuksissa, voivat olla ratkaisevia isäntäalueen tai virulenssin muutosten hallinnassa ja sisältävät tärkeitä siirtotietoja. Siksi on tarpeen luoda uusi standardoitu lähestymistapa sellaisten sekvensointitietojen luomiseksi ja analysoimiseksi, jotka priorisoivat nämä alueet. Muita toiminnallisia tutkimuksia tarvitaan kiireellisesti täydentämään tätä vertailevaa genomitutkimusta.

*Tärkeä HUOMAUTUS:bioRxiv julkaisee alustavia tieteellisiä raportteja, joita ei ole vertaisarvioitu ja joita ei siksi pitäisi pitää vakuuttavina, jotka on tarkoitettu ohjaamaan kliinistä käytäntöä/terveyteen liittyvää käyttäytymistä tai joita ei pitäisi käsitellä vakiintuneina tietoina.

Viite:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Sara Monzon, Sarai Varona, Anabel Negredo, et al. (2022). Genomische Akkordeons könnten der Schlüssel zur erhöhten Übertragbarkeit von Monkeypox Clade IIb sein. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.30.510261 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.30.510261v2

.