Lo studio attribuisce una maggiore trasmissibilità del Monkeypox Clade IIb alle fisarmoniche genomiche

Lo studio attribuisce una maggiore trasmissibilità del Monkeypox Clade IIb alle fisarmoniche genomiche

In un recente studio pubblicato su bioRxiv * Server: i ricercatori hanno condotto uno studio genomico su casi confermati di virus del vaiolo delle scimmie (MPXV) diagnosticati in Spagna tra il 18 maggio e il 14 luglio 2022.

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

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono sottoposti a revisione paritaria e pertanto non devono essere considerati conclusivi, intesi a guidare la pratica clinica/comportamento relativo alla salute o trattati come informazioni consolidate.

sfondo

Nell’attuale epidemia, il numero di trasmissioni disseminate di MPXV è rimasto costantemente basso e la trasmissione da persona a persona (PTP) sembra verificarsi dopo la comparsa di un rash primario localizzato. Se quest'ultima modalità è responsabile della trasmissione dell'MPXV, ciò dovrebbe riflettersi anche a livello genomico. Ad oggi, tutti gli studi genomici si sono concentrati sulla descrizione della storia evolutiva dell’MPXV e sul monitoraggio della sua introduzione nel virus nei paesi occidentali.

Questi studi hanno rivelato che il cluster MPXV 2022 diverge dai corrispondenti MPXV 2016-2019 in media di 50 polimorfismi a singolo nucleotide (SNP), con circa 24 mutazioni non sinonime, circa 18 mutazioni sinonime e alcune differenze intergeniche. Hanno attribuito il bias di mutazione principalmente all’azione degli enzimi catalitici polipeptidi-simili 3 (APOBEC3) che modificano l’mRNA dell’apolipoproteina B. Inoltre, hanno descritto le variazioni genetiche dell'MPXV, inclusa la cancellazione dei geni immunomodulatori. Fino ad ora, l’ospite esercitava una pressione selettiva e la perdita di geni che interagiscono con il virus era il motore dell’evoluzione dell’MPXV.

Studi evolutivi retrospettivi hanno dimostrato le strategie adattative uniche di MPXV; Tuttavia, questi studi non sono riusciti a risolvere le regioni genomiche con molte ripetizioni, in particolare le regioni a bassa complessità (LCR). Gli LCR non sono localizzati in modo casuale nel genoma e possono essere associati a cambiamenti adattativi legati alle differenze nella trasmissibilità dell'MPXV. Hanno diversi livelli di complessità, come dinucleotidi, trinucleotidi o ripetizioni palindromiche più complesse. Studi precedenti hanno dimostrato che le fisarmoniche genomiche forniscono una via rapida per l'adattamento dei poxvirus durante il passaggio seriale. C'è un urgente bisogno di esaminare queste caratteristiche genomiche nel contesto dell'adattamento evolutivo di MPXV.

A proposito dello studio

Nel presente studio, i ricercatori hanno esaminato gli effetti degli LCR, comprese tutte le brevi ripetizioni in tandem (STR) e i cambiamenti dell'omopolimero, nel genoma dell'MPXV. Hanno confrontato la distribuzione degli LCR tra diversi gruppi funzionali chiave nel genoma MPXV. Inoltre, i ricercatori hanno valutato l’entità delle variazioni intra-ospite e inter-ospite nell’LCR.

Il team ha innanzitutto ottenuto un genoma di alta qualità da un fluido vescicolare non attraversato da un caso di MPXV in Spagna. Hanno quindi utilizzato una reazione a catena della polimerasi annidata (PCR) MPXV convenzionale convalidata mirata al gene del recettore della transferrina (TFN) per confermare la presenza di MPXV nei tamponi prelevati da lesioni cutanee. Successivamente, hanno combinato tre tecnologie di sequenziamento, NovaSeq, MiSeq e sequenziamento dei nanopori, per leggere l’intero genoma.

Risultati dello studio

Solo due campioni di genoma, 353R e 349R, hanno fornito misurazioni virali di alta qualità per il confronto delle frequenze alleliche nella maggior parte delle aree LCR. Mentre LCR8 e LCR9 non hanno mostrato alcuna variazione, LCR7 e LCR10/11 hanno mostrato variazioni significative all'interno dell'ospite e differenze nell'allele predominante tra i campioni. Sulla base dell'eterozigosità dell'intero genoma, l'entità e l'entità delle variazioni erano significativamente più elevate per LCR che per gli SNP, e lo stesso si è verificato anche all'interno dell'ospite.

Quattro campioni appartenevano a B.1.1, definita da una mutazione dell'amminoacido in OPG094 R194H. Hanno identificato un campione come B.1.3, definito dalla mutazione dell'amminoacido R84K, corrispondente alla posizione G190.660A, e i restanti campioni appartenevano al clade IIb B1. Nel gruppo IIb, i ceppi B1 hanno mostrato costantemente 16 ripetizioni. Il ceppo A.1 era polimorfico, i ceppi A.2 mostravano 23, 25 e 26 ripetizioni, mentre i ceppi del lignaggio A più vecchi avevano 32, 43, 53 e 71 ripetizioni. Sebbene i ricercatori abbiano scoperto ulteriori cluster tra gli isolati spagnoli definiti da alcuni cambiamenti SNP; Tuttavia, solo in un caso è stato riscontrato un collegamento epidemiologico.

Poiché i risultati dello studio attuale hanno mostrato un’associazione limitata tra i cambiamenti del SNP e l’epidemiologia virale, è probabile che si sia verificato un potenziale effetto di convergenza per questa classe di virus, rendendo necessario un cambiamento di focus nei loro studi di epidemiologia genomica. I ricercatori hanno identificato 21 LCR, 13 STR e otto omopolimeri. Il confronto del livello di diversità tra i 21 LCR identificati con variabilità SNP ha rivelato otto regioni LCR (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) con evidenti segni di variazione all'interno dell'ospite e tra i campioni.

Cinque LCR sono stati colocalizzati in due regioni del genoma MPXV, con i LCR 5, 6 e 7 situati nel nucleo del genoma MPXV. Gli LCR 3 e 21 erano situati nella regione immunomodulante e gli altri tre LCR erano situati all'interno della presunta regione tradotta dei geni MPXV OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) e OPG208 (B19R). I cambiamenti nel numero di ripetizioni osservati in LCR3 e LCR21 hanno seguito lo stesso schema espandendo la regione N-terminale di un open reading frame (ORF) immunomodulatore. Dato il tratto ripetitivo insolitamente lungo di LCR3, il clade IIb MPXV può richiedere grandi quantità di tirosina: acido ribonucleico traslazionale (tRNA) per tradurre il gene OPG208. Ciò potrebbe rappresentare un altro potenziale metodo mediante il quale le sequenze ripetute in tandem virali si adattano a un nuovo ambiente modulando l'espressione ORF.

I ricercatori hanno scoperto che i cambiamenti associati a LCR21/OPG204 erano impercettibili. Non hanno osservato cambiamenti nel numero di ripetizioni, ma piuttosto nelle mutazioni. Pertanto, la maggior parte dei virus del clade IIb presentavano molteplici inizi alternativi seguiti da un amminoacido lisina che era sempre codificato dal codone più raro. L’area di variabilità più intrigante osservata nell’ORF coinvolgeva il gene OPG153, che è un fattore essenziale nella trasmissione e nella virulenza di OPXV. Ad esempio, è il gene centrale che più frequentemente è stato “perso” durante l’evoluzione del virus del vaiolo. La regione ripetuta LCR7, situata nel dominio centrale di OPG153, codifica una regione di acido poliaspartico (poli-D) non strutturata che è conservata tra gli OPXV; tuttavia, la sua lunghezza varia notevolmente. È interessante notare che i ceppi MPXV di classe IIa hanno una poli-D estesa di 21 aminoacidi.

Conclusioni

I risultati dello studio hanno ampliato il concetto di fisarmoniche genomiche nell'evoluzione di MPXV. Lo studio ha dimostrato che gli LCR del genoma, attualmente irrisolti negli studi genomici, potrebbero essere cruciali per la gestione dei cambiamenti nella gamma degli ospiti o nella virulenza e contenere importanti informazioni sulla trasmissione. Pertanto, è necessario stabilire un nuovo approccio standardizzato per generare e analizzare i dati di sequenziamento che diano priorità a queste regioni. Sono urgentemente necessari ulteriori studi funzionali per integrare questo studio genomico comparativo.

*NOTA importante:bioRxiv pubblica rapporti scientifici preliminari che non sono sottoposti a revisione paritaria e pertanto non devono essere considerati conclusivi, intesi a guidare la pratica clinica/comportamento relativo alla salute o trattati come informazioni consolidate.

Riferimento:

• 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

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