SARS-CoV-2 se vyvíjí po skoku z lidí na zvířata v zoo

SARS-CoV-2 se vyvíjí po skoku z lidí na zvířata v zoo

Podrobná genomická studie ohniska v denverské zoo ukazuje, jak se SARS-CoV-2 může rychle diverzifikovat a adaptovat po křížení druhů, a nabízí tak vzácný reálný pohled na vývoj viru za hranicemi lidí.

Studie: Šíření, diverzifikace a adaptace populace SARS-CoV-2 v hostiteli v zoo tygry, lvi a hyeny. Obrazový kredit: Wirestock Creators/Shutterstock.com

Nová studie zveřejněná vKomunikace přírodyukazuje rychlý vývoj a adaptaci těžkého akutního respiračního syndromu coronavirus 2 (SARS-CoV-2) u tygrů, lvů a hyen v zoo, kteří jsou v každodenním kontaktu s lidmi.

Jak infekce zvířat ovlivňují vývoj a riziko SARS-CoV-2

Rychlý vývoj SARS-CoV-2 a vznik nových variant významně utvářely povědomí veřejnosti o infekčních onemocněních od začátku pandemie koronaviru (COVID-19) v roce 2019.

SARS-CoV-2 infikuje kromě lidí i řadu domácích a divokých zvířat a zdokumentované případy ukazují, že ve vzácných případech může být virus přenesen ze zvířecího hostitele zpět na člověka. Faktory, které řídí vývoj a dynamiku přenosu SARS-CoV-2 u zvířat, stejně jako původ nových variant viru, které infikují lidi i zvířata, jsou však do značné míry neznámé.

Výběr prospěšných mutací, které zvyšují virovou zdatnost, je rozhodujícím faktorem pro evoluci viru v hostitelském druhu. Virové populace mohou čelit jedinečným a silným selekčním tlakům po přenosu z jednoho hostitelského druhu na druhý. Tyto přelévací události mohou urychlit vznik virových variant výběrem genetických mutací, které zlepšují zdatnost viru v novém hostiteli.

Aby mohli vědci z Colorado State University a jejich spolupracovníci z Denver Zoo Conservation Alliance v USA studovat účinky přepínání hostitelů na vývoj viru, studovali vývoj a hostitelskou specifickou adaptaci SARS-CoV-2 u tygrů, afrických lvů a hyen skvrnitých během vypuknutí v Zoo v Denveru v roce 2021.

Genomické sledování odhaluje rychlou adaptaci po přelití zoo

Výzkumníci shromáždili vzorky nosních výtěrů od dvou tygrů, 11 lvů a tří hyen, izolovali virovou RNA ze vzorků a provedli sekvenování nové generace (NGS) k identifikaci linie SARS-CoV-2, variace uvnitř hostitele a signatury genomové selekce.

Výsledky ukázaly, že ohnisko zoologické zahrady v Denveru bylo pravděpodobně vyvoláno jediným přeléváním vzácné delta sublinie, nejvíce konzistentní s přenosem z lidí (chovatelů) na tygry a poté dále na lvy a hyeny.

Mezi zvířecími hostiteli bylo pozorováno rychlé šíření a diverzifikace virových populací. Výzkumníci také objevili genomové podpisy jak negativní selekce (odstranění škodlivých mutací), tak pozitivní selekce (selekce prospěšných mutací) v celém genomu viru, stejně jako čtyři možné druhově specifické adaptivní mutace u lvů a hyen.

Ačkoli u infikovaných zvířat nebyly detekovány žádné obávané varianty SARS-CoV-2, v nukleokapsidovém genu a vzorcích od hyen byly detekovány jedinečně silné známky pozitivní selekce, což ilustruje kombinované účinky mutace a selekce po mezidruhovém přenosu viru.

Studie objevila čtyři druhově specifické mutace, včetně A254V v nukleokapsidovém genu u lvů a hyen, stejně jako E1724D v otevřeném čtecím rámci 1-alfa, T274I v genu pro spike protein a P326L v nukleokapsidovém genu u hyen. Tyto mutace byly u lidí detekovány zřídka a nejsou spojeny se specifickou variantní linií.

Konkrétně studie zjistila, že zatímco k propuknutí Zoo v Denveru došlo během jednoho z vrcholů pandemie COVID-19, vzácná linie Delta, která propuknutí způsobila, byla v té době spojena s méně než 1 % lidských infekcí v Coloradu.

Vzácnost této linie u lidí také podporuje myšlenku, že ohnisko v zoo bylo vyvoláno jedinou událostí přelití, s největší pravděpodobností od infikovaného člověka. Možnost mnohonásobného nezávislého přenosu z člověka na zvířata nebo přenosu viru mezi peridomestickými zvířaty v zoo však zůstává.

Studie nalezla nejsilnější genomové podpisy pozitivní selekce v nukleokapsidovém genu SARS-CoV-2, který kóduje nukleokapsidový protein vázající RNA odpovědný za balení virového genomu.

Mutace v tomto genu již byly objeveny u znepokojivých variant SARS-CoV-2, které infikují lidi. Tyto mutace byly v experimentálních a epidemiologických studiích spojeny se zlepšenou schopností replikace viru, což naznačuje, že změny v tomto genu mohou ovlivnit přežití viru a přenositelnost v hostitelském prostředí.

Další pozoruhodnou mutací objevenou ve studii byla mutace T274I specifická pro hyeny v genu spike. Mutace by mohla představovat adaptaci na receptor pro vstup viru specifický pro hyeny. Strukturální a imunologické analýzy ze studií na lidech naznačují, že substituce v tomto místě mohou také přispět k imunitnímu úniku. Zbývá však určit funkční důsledek této mutace u hyen.

Populace virů objevené ve studii vykazovaly v průběhu času rychlou expanzi a diverzifikaci. Z literatury je známo, že síla selekce se zvyšuje s tím, jak se šíří virová populace.

Ohnisko v zoo nabízí skutečný pohled na vývoj virů

Celkově virové populace izolované z infikovaných zvířat vykazovaly přibližně stejnou distribuci pozitivních i negativních selekčních signatur, s výjimkou těch izolovaných z hyen, které vykazovaly jedinečně silnou pozitivní selekci.

Vědci uvedli, že tento rozdíl může souviset s načasováním odběru vzorků, protože vzorky hyen byly odebrány později v ohnisku, a proto mohly být odebrány později v průběhu infekce ve srovnání se vzorky od lvů a tygrů. Tyto výsledky zdůrazňují možnost zvýšené evoluční rychlosti SARS-CoV-2 u hyen.

Celkově výsledky studie poskytují cenný pohled na mechanismy evoluce viru v hostiteli po mezidruhovém přenosu.

Stáhněte si svou kopii PDF nyní!

Zdroje: