Ο SARS-CoV-2 αναπτύσσεται μετά το άλμα από τον άνθρωπο σε ζώα του ζωολογικού κήπου

Ο SARS-CoV-2 αναπτύσσεται μετά το άλμα από τον άνθρωπο σε ζώα του ζωολογικού κήπου

Μια λεπτομερής γονιδιωματική μελέτη μιας εστίας στον ζωολογικό κήπο του Ντένβερ δείχνει πώς ο SARS-CoV-2 μπορεί γρήγορα να διαφοροποιηθεί και να προσαρμοστεί μετά τη διασταύρωση ειδών, προσφέροντας μια σπάνια ματιά στον πραγματικό κόσμο στην εξέλιξη του ιού πέρα ​​από τους ανθρώπους.

Μελέτη: Εξάπλωση, διαφοροποίηση και προσαρμογή του πληθυσμού SARS-CoV-2 εντός του ξενιστή σε τίγρεις, λιοντάρια και ύαινες του ζωολογικού κήπου. Πίστωση εικόνας: Wirestock Creators/Shutterstock.com

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στοΕπικοινωνία με τη φύσηδείχνει την ταχεία ανάπτυξη και προσαρμογή του σοβαρού οξέος αναπνευστικού συνδρόμου του κορωνοϊού 2 (SARS-CoV-2) σε τίγρεις, λιοντάρια και ύαινες του ζωολογικού κήπου που βρίσκονται σε καθημερινή επαφή με τον άνθρωπο.

Πώς οι λοιμώξεις των ζώων επηρεάζουν την ανάπτυξη και τον κίνδυνο του SARS-CoV-2

Η ταχεία ανάπτυξη του SARS-CoV-2 και η εμφάνιση νέων παραλλαγών έχουν διαμορφώσει σημαντικά την ευαισθητοποίηση του κοινού για τις μολυσματικές ασθένειες από την αρχή της πανδημίας του κορωνοϊού του 2019 (COVID-19).

Εκτός από τον άνθρωπο, ο SARS-CoV-2 μολύνει μια ποικιλία κατοικίδιων και άγριων ζώων και τεκμηριωμένες περιπτώσεις δείχνουν ότι σε σπάνιες περιπτώσεις ο ιός μπορεί να μεταδοθεί από ένα ζώο ξενιστή πίσω στον άνθρωπο. Ωστόσο, οι παράγοντες που οδηγούν την εξέλιξη και τη δυναμική μετάδοσης του SARS-CoV-2 στα ζώα, καθώς και η προέλευση των νέων παραλλαγών του ιού που μολύνουν τόσο τους ανθρώπους όσο και τα ζώα, είναι σε μεγάλο βαθμό άγνωστοι.

Η επιλογή των ευεργετικών μεταλλάξεων που αυξάνουν την ικανότητα του ιού είναι ο κρίσιμος παράγοντας για την εξέλιξη του ιού εντός του είδους του ξενιστή. Οι πληθυσμοί ιών μπορεί να αντιμετωπίσουν μοναδικές και ισχυρές πιέσεις επιλογής μετά τη μετάδοση από το ένα είδος ξενιστή στο άλλο. Αυτά τα spillover συμβάντα μπορούν να επιταχύνουν την εμφάνιση ιικών παραλλαγών επιλέγοντας γενετικές μεταλλάξεις που βελτιώνουν την καταλληλότητα του ιού στον νέο ξενιστή.

Για να μελετήσουν τα αποτελέσματα της αλλαγής του ξενιστή στην εξέλιξη του ιού, ερευνητές από το Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο και οι συνεργάτες τους στο Denver Zoo Conservation Alliance, ΗΠΑ, μελέτησαν την εξέλιξη και την προσαρμογή του SARS-CoV-2 ειδικά για τον ξενιστή σε τίγρεις, αφρικανικά λιοντάρια και κηλίδες ύαινες κατά τη διάρκεια μιας επιδημίας στον ζωολογικό κήπο του Ντένβερ το 202.

Η γονιδιωματική παρακολούθηση αποκαλύπτει την ταχεία προσαρμογή μετά από διάχυση του ζωολογικού κήπου

Οι ερευνητές συνέλεξαν δείγματα ρινικού επιχρίσματος από δύο τίγρεις, 11 λιοντάρια και τρεις ύαινες, απομόνωσαν ιικό RNA από τα δείγματα και πραγματοποίησαν αλληλουχία επόμενης γενιάς (NGS) για να αναγνωρίσουν τη γενεαλογία SARS-CoV-2, την παραλλαγή εντός του ξενιστή και τις υπογραφές γονιδιωματικής επιλογής.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το ξέσπασμα του ζωολογικού κήπου του Ντένβερ πιθανότατα πυροδοτήθηκε από μια μόνο διάχυση μιας σπάνιας υπογενείας δέλτα, που συνάδει περισσότερο με τη μετάδοση από τον άνθρωπο (φύλακες) στις τίγρεις και στη συνέχεια στα λιοντάρια και τις ύαινες.

Ταχεία εξάπλωση και διαφοροποίηση των πληθυσμών του ιού έχει παρατηρηθεί μεταξύ των ζώων-ξενιστών. Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης γονιδιωματικές υπογραφές τόσο της αρνητικής επιλογής (αφαίρεση επιβλαβών μεταλλάξεων) όσο και της θετικής επιλογής (επιλογή ωφέλιμων μεταλλάξεων) σε όλο το γονιδίωμα του ιού, καθώς και τέσσερις πιθανές προσαρμοστικές μεταλλάξεις για συγκεκριμένα είδη σε λιοντάρια και ύαινες.

Αν και δεν έχουν ανιχνευθεί ανησυχητικές παραλλαγές SARS-CoV-2 σε μολυσμένα ζώα, έχουν ανιχνευθεί μοναδικά ισχυρές υπογραφές θετικής επιλογής στο γονίδιο νουκλεοκαψιδίου και δείγματα από ύαινες, που απεικονίζουν τις συνδυασμένες επιδράσεις μετάλλαξης και επιλογής μετά τη μετάδοση του ιού μεταξύ των ειδών.

Η μελέτη ανακάλυψε τέσσερις ειδικές για είδη μεταλλάξεις, συμπεριλαμβανομένου του A254V στο γονίδιο νουκλεοκαψιδίου σε λιοντάρια και ύαινες, καθώς και E1724D στο ανοιχτό πλαίσιο ανάγνωσης 1-άλφα, T274I στο γονίδιο πρωτεΐνης ακίδας και P326L στο γονίδιο νουκλεοκαψιδίου στις ύαινες. Αυτές οι μεταλλάξεις έχουν ανιχνευθεί σπάνια σε ανθρώπους και δεν σχετίζονται με συγκεκριμένη παραλλαγή γενεαλογίας.

Συγκεκριμένα, η μελέτη διαπίστωσε ότι ενώ το ξέσπασμα του ζωολογικού κήπου του Ντένβερ συνέβη κατά τη διάρκεια μιας από τις κορυφές της πανδημίας COVID-19, η σπάνια γενεαλογία Delta που προκάλεσε την επιδημία συνδέθηκε με λιγότερο από το 1% των ανθρώπινων μολύνσεων στο Κολοράντο εκείνη την εποχή.

Η σπανιότητα αυτής της γενεαλογίας στους ανθρώπους υποστηρίζει επίσης την ιδέα ότι το ξέσπασμα του ζωολογικού κήπου προκλήθηκε από ένα μόνο συμβάν διάχυσης, πιθανότατα από έναν μολυσμένο άνθρωπο. Ωστόσο, παραμένει η πιθανότητα πολλαπλής ανεξάρτητης μετάδοσης από τον άνθρωπο στα ζώα ή μετάδοσης ιού μεταξύ περιοικιακών ζώων στο ζωολογικό κήπο.

Η μελέτη βρήκε τις ισχυρότερες γονιδιωματικές υπογραφές θετικής επιλογής στο γονίδιο νουκλεοκαψιδίου SARS-CoV-2, το οποίο κωδικοποιεί την πρωτεΐνη νουκλεοκαψιδίου που δεσμεύει το RNA που είναι υπεύθυνη για τη συσκευασία του ιικού γονιδιώματος.

Μεταλλάξεις σε αυτό το γονίδιο έχουν ήδη ανακαλυφθεί σε ανησυχητικές παραλλαγές του SARS-CoV-2 που μολύνουν ανθρώπους. Αυτές οι μεταλλάξεις έχουν συσχετιστεί με βελτιωμένη ικανότητα αντιγραφής του ιού σε πειραματικές και επιδημιολογικές μελέτες, υποδηλώνοντας ότι οι αλλαγές σε αυτό το γονίδιο μπορεί να επηρεάσουν την επιβίωση και τη μεταδοτικότητα του ιού στο περιβάλλον του ξενιστή.

Μια άλλη αξιοσημείωτη μετάλλαξη που ανακαλύφθηκε στη μελέτη ήταν η ειδική για την ύαινα μετάλλαξη T274I στο γονίδιο της ακίδας. Η μετάλλαξη θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει μια προσαρμογή στον ειδικό για την ύαινα ιικό υποδοχέα εισόδου. Δομικές και ανοσολογικές αναλύσεις από μελέτες σε ανθρώπους υποδεικνύουν ότι οι υποκαταστάσεις σε αυτή τη θέση μπορεί επίσης να συμβάλλουν στην διαφυγή του ανοσοποιητικού. Ωστόσο, η λειτουργική συνέπεια αυτής της μετάλλαξης στις ύαινες μένει να προσδιοριστεί.

Οι πληθυσμοί του ιού που ανακαλύφθηκαν στη μελέτη έδειξαν ταχεία επέκταση και διαφοροποίηση με την πάροδο του χρόνου. Είναι γνωστό στη βιβλιογραφία ότι η ισχύς της επιλογής αυξάνεται καθώς ο πληθυσμός του ιού εξαπλώνεται.

Το ξέσπασμα του ζωολογικού κήπου προσφέρει πραγματικές γνώσεις για την εξέλιξη του ιού

Συνολικά, οι πληθυσμοί του ιού που απομονώθηκαν από τα μολυσμένα ζώα έδειξαν περίπου ίση κατανομή τόσο των θετικών όσο και των αρνητικών υπογραφών επιλογής, με εξαίρεση αυτούς που απομονώθηκαν από ύαινες, οι οποίες έδειξαν μοναδικά ισχυρή θετική επιλογή.

Οι ερευνητές είπαν ότι αυτή η διαφορά μπορεί να σχετίζεται με το χρόνο δειγματοληψίας, καθώς δείγματα ύαινας συλλέχθηκαν αργότερα κατά το ξέσπασμα και ως εκ τούτου μπορεί να είχαν συλλεχθεί αργότερα κατά τη διάρκεια της μόλυνσης σε σύγκριση με δείγματα από λιοντάρια και τίγρεις. Αυτά τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν την πιθανότητα αυξημένου ρυθμού εξέλιξης του SARS-CoV-2 στις ύαινες.

Συνολικά, τα αποτελέσματα της μελέτης παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τους μηχανισμούς στους οποίους βασίζεται η εξέλιξη του ιού εντός του ξενιστή μετά τη μετάδοση μεταξύ των ειδών.

Κατεβάστε το αντίγραφο PDF σας τώρα!

Πηγές: