SARS-CoV-2 areneb pärast hüppamist inimestelt loomaaialoomadele

SARS-CoV-2 areneb pärast hüppamist inimestelt loomaaialoomadele

Denveri loomaaia haiguspuhangu üksikasjalik genoomiuuring näitab, kuidas SARS-CoV-2 võib pärast liikide ristamist kiiresti mitmekesistada ja kohaneda, pakkudes haruldast reaalset pilguheite viiruse arengusse väljaspool inimesi.

Uuring: SARS-CoV-2 populatsiooni levik, mitmekesistamine ja kohanemine peremeesorganismis loomaaia tiigrites, lõvides ja hüäänides. Pildi krediit: Wirestock Creators/Shutterstock.com

aastal avaldatud uus uuringLoodussuhtlusnäitab raske ägeda respiratoorse sündroomi koroonaviiruse 2 (SARS-CoV-2) kiiret arengut ja kohanemist loomaaia tiigrite, lõvide ja hüäänide seas, kes on inimestega igapäevaselt kokku puutunud.

Kuidas loomainfektsioonid mõjutavad SARS-CoV-2 arengut ja riski

SARS-CoV-2 kiire areng ja uute variantide esilekerkimine on alates 2019. aasta koroonaviiruse pandeemia (COVID-19) algusest oluliselt kujundanud avalikkuse teadlikkust nakkushaigustest.

Lisaks inimestele nakatab SARS-CoV-2 ka mitmesuguseid kodu- ja metsloomi ning dokumenteeritud juhtumid näitavad, et harvadel juhtudel võib viirus kanduda peremeesloomalt inimesele tagasi. Kuid tegurid, mis põhjustavad SARS-CoV-2 evolutsiooni ja leviku dünaamikat loomadel, samuti uute viirusevariantide päritolu, mis nakatavad nii inimesi kui ka loomi, on suures osas teadmata.

Kasulike mutatsioonide valik, mis suurendavad viiruse sobivust, on peremeesliigi viiruse evolutsiooni otsustava tähtsusega tegur. Viirusepopulatsioonid võivad pärast ühelt peremeesliigilt teisele ülekandumist seista silmitsi ainulaadse ja võimsa valikusurvega. Need ülekanduvad sündmused võivad kiirendada viirusevariantide teket, valides geneetilised mutatsioonid, mis parandavad viiruse sobivust uues peremeesorganismis.

Et uurida peremeesorganismi ümberlülitumise mõju viiruse arengule, uurisid Colorado osariigi ülikooli teadlased ja nende kaastöötajad USA Denveri loomaaia kaitseliidus SARS-CoV-2 arengut ja peremeespetsiifilist kohanemist tiigrites, Aafrika lõvides ja täpilistel hüäänidel Denveri loomaaias 2021. aastal puhkenud haiguspuhangu ajal.

Genoomiline jälgimine näitab kiiret kohanemist pärast loomaaia ülekandumist

Teadlased kogusid kahelt tiigrilt, 11 lõvilt ja kolmelt hüäänilt nina tampooniproovid, eraldasid proovidest viiruse RNA ja viisid läbi järgmise põlvkonna sekveneerimise (NGS), et tuvastada SARS-CoV-2 põlvnemine, peremeesorganismisisene variatsioon ja genoomse valiku allkirjad.

Tulemused näitasid, et Denveri loomaaia puhangu põhjustas tõenäoliselt haruldase delta-alamliini üks levik, mis on kõige paremini kooskõlas inimestelt (hoidjatelt) tiigritele ja seejärel lõvidele ja hüäänidele.

Loomade vahel on täheldatud viiruspopulatsioonide kiiret levikut ja mitmekesistumist. Teadlased avastasid ka nii negatiivse selektsiooni (kahjulike mutatsioonide eemaldamine) kui ka positiivse selektsiooni (kasulike mutatsioonide valik) genoomsed signatuurid kogu viiruse genoomis, samuti neli võimalikku liigispetsiifilist adaptiivset mutatsiooni lõvides ja hüäänides.

Kuigi nakatunud loomadel pole SARS-CoV-2 murettekitavaid variante tuvastatud, on nukleokapsiidi geenis ja hüäänide proovides tuvastatud ainulaadselt tugevad positiivse selektsiooni tunnused, mis illustreerivad mutatsiooni ja selektsiooni koosmõju pärast liikidevahelise viiruse levikut.

Uuringu käigus avastati neli liigispetsiifilist mutatsiooni, sealhulgas A254V nukleokapsiidi geenis lõvides ja hüäänides, samuti E1724D avatud lugemisraamis 1-alfa, T274I spike valgu geenis ja P326L nukleokapsiidi geenis hüäänidel. Neid mutatsioone on inimestel harva avastatud ja need ei ole seotud konkreetse variandiga.

Täpsemalt leiti uuringus, et kuigi Denveri loomaaia puhang leidis aset COVID-19 pandeemia ühel haripunktist, oli haiguspuhangu põhjustanud haruldane Delta suguvõsa seotud vähem kui 1% inimestega nakatunud inimestega Colorados sel ajal.

Selle suguvõsa haruldus inimestel toetab ka ideed, et loomaaia puhangu põhjustas üksainus ülekandumine, tõenäoliselt nakatunud inimene. Siiski säilib võimalus mitmekordseks sõltumatuks ülekandumiseks inimestelt loomadele või viiruse ülekandumiseks loomaaias elavate loomade vahel.

Uuringus leiti kõige tugevamad positiivse selektsiooni genoomsed tunnused SARS-CoV-2 nukleokapsiidi geenis, mis kodeerib RNA-d siduvat nukleokapsiidi valku, mis vastutab viiruse genoomi pakendamise eest.

Selle geeni mutatsioonid on juba avastatud murettekitavates SARS-CoV-2 variantides, mis nakatavad inimesi. Neid mutatsioone on seostatud viiruse paranenud replikatsiooni sobivusega eksperimentaalsetes ja epidemioloogilistes uuringutes, mis viitab sellele, et muutused selles geenis võivad mõjutada viiruse ellujäämist ja edasikandumist peremeeskeskkonnas.

Veel üks tähelepanuväärne uuringus avastatud mutatsioon oli hüäänispetsiifiline T274I mutatsioon spikegeenis. Mutatsioon võib kujutada endast kohanemist hüäänispetsiifilise viiruse sisenemise retseptoriga. Inimuuringute struktuursed ja immunoloogilised analüüsid näitavad, et asendused selles kohas võivad samuti kaasa aidata immuunsüsteemi põgenemisele. Selle mutatsiooni funktsionaalne tagajärg hüäänides tuleb siiski kindlaks teha.

Uuringus avastatud viiruspopulatsioonid näitasid aja jooksul kiiret laienemist ja mitmekesistumine. Kirjandusest on teada, et viirusepopulatsiooni levides suureneb selektsiooni tugevus.

Loomaaiapuhang annab tõelise ülevaate viiruse arengust

Üldiselt näitasid nakatunud loomadest eraldatud viiruspopulatsioonid nii positiivsete kui ka negatiivsete selektsioonisignatuuride ligikaudu võrdset jaotumist, välja arvatud hüäänidest eraldatud viirusepopulatsioonid, mis näitasid ainulaadselt tugevat positiivset valikut.

Teadlaste sõnul võib see erinevus olla seotud proovide võtmise ajastusega, kuna hüääniproovid koguti hiljem haiguspuhangu ajal ja seetõttu võidi neid koguda hiljem nakatumise käigus, võrreldes lõvide ja tiigrite proovidega. Need tulemused näitavad SARS-CoV-2 suurenenud evolutsioonikiiruse võimalust hüäänidel.

Üldiselt annavad uuringutulemused väärtusliku ülevaate mehhanismidest, mis on aluseks viiruse arengule peremeesorganismis pärast liikidevahelist ülekandmist.

Laadige kohe alla oma PDF-koopia!

Allikad: