SARS-CoV-2 išsivysto peršokus nuo žmonių prie zoologijos sodo gyvūnų

SARS-CoV-2 išsivysto peršokus nuo žmonių prie zoologijos sodo gyvūnų

Išsamus Denverio zoologijos sodo protrūkio genominis tyrimas rodo, kaip SARS-CoV-2 gali greitai įvairinti ir prisitaikyti sukryžminus rūšis, o tai retas realus žvilgsnis į viruso evoliuciją už žmonių ribų.

Tyrimas: SARS-CoV-2 populiacijos plitimas, įvairinimas ir prisitaikymas zoologijos sodo tigruose, liūtuose ir hienose. Vaizdo kreditas: Wirestock Creators / Shutterstock.com

Naujas tyrimas, paskelbtas mGamtos bendravimasrodo greitą sunkaus ūminio kvėpavimo sindromo koronaviruso 2 (SARS-CoV-2) vystymąsi ir prisitaikymą prie zoologijos sodo tigrų, liūtų ir hienų, kurie kasdien liečiasi su žmonėmis.

Kaip gyvūnų infekcijos veikia SARS-CoV-2 vystymąsi ir riziką

Spartus SARS-CoV-2 vystymasis ir naujų variantų atsiradimas nuo 2019 m. koronaviruso pandemijos (COVID-19) pradžios labai suformavo visuomenės informuotumą apie infekcines ligas.

Be žmonių, SARS-CoV-2 užkrečia įvairius naminius ir laukinius gyvūnus, o dokumentuoti atvejai rodo, kad retais atvejais virusas gali būti perduodamas iš gyvūno šeimininko atgal į žmones. Tačiau veiksniai, lemiantys SARS-CoV-2 evoliuciją ir perdavimo dinamiką gyvūnams, taip pat naujų viruso variantų, kurie užkrečia ir žmones, ir gyvūnus, kilmė iš esmės nežinoma.

Naudingų mutacijų, kurios padidina viruso tinkamumą, pasirinkimas yra esminis viruso evoliucijos veiksnys šeimininko rūšyje. Virusų populiacijos gali susidurti su unikaliu ir galingu atrankos spaudimu po perdavimo iš vienos šeimininko rūšies į kitą. Šie išsiliejimo įvykiai gali paspartinti viruso variantų atsiradimą, parenkant genetines mutacijas, kurios pagerina viruso tinkamumą naujame šeimininke.

Siekdami ištirti šeimininko perjungimo poveikį viruso evoliucijai, Kolorado valstijos universiteto mokslininkai ir jų bendradarbiai iš Denverio zoologijos sodo apsaugos aljanso (JAV) ištyrė SARS-CoV-2 evoliuciją ir specifinę šeimininko adaptaciją tigruose, Afrikos liūtuose ir dėmėtosiose hienose per protrūkį Denverio zoologijos sode 2021 m.

Genominis sekimas atskleidžia greitą prisitaikymą po zoologijos sodo išplitimo

Tyrėjai paėmė nosies tamponų mėginius iš dviejų tigrų, 11 liūtų ir trijų hienų, iš mėginių išskyrė virusinę RNR ir atliko naujos kartos sekvenavimą (NGS), kad nustatytų SARS-CoV-2 liniją, vidines šeimininko variacijas ir genomo atrankos parašus.

Rezultatai parodė, kad Denverio zoologijos sodo protrūkį greičiausiai sukėlė vienas retos deltos linijos išsiliejimas, labiausiai atitinkantis perdavimą iš žmonių (laikytojų) tigrams, o vėliau – liūtams ir hienoms.

Pastebėtas greitas virusų populiacijų plitimas ir įvairinimas tarp gyvūnų šeimininkų. Tyrėjai taip pat atrado neigiamos atrankos (žalingų mutacijų pašalinimo) ir teigiamos atrankos (naudingų mutacijų atrankos) genominius parašus visame viruso genome, taip pat keturias galimas rūšiai būdingas adaptacines mutacijas liūtuose ir hienose.

Nors užsikrėtusiems gyvūnams nebuvo aptikta jokių susirūpinimą keliančių SARS-CoV-2 variantų, nukleokapsidės gene ir hienų mėginiuose buvo aptikti išskirtinai stiprūs teigiamos atrankos požymiai, iliustruojantys bendrą mutacijos ir atrankos poveikį po viruso perdavimo tarp skirtingų rūšių.

Tyrimo metu buvo aptiktos keturios rūšiai būdingos mutacijos, įskaitant A254V nukleokapsidės geno liūtuose ir hienose, taip pat E1724D atvirame skaitymo rėmelyje 1-alfa, T274I spygliuočių baltymo gene ir P326L nukleokapsidės geno hienose. Šios mutacijos žmonėms buvo aptiktos retai ir nėra susijusios su specifine genetinės kilmės variantu.

Konkrečiai, tyrime nustatyta, kad nors Denverio zoologijos sodo protrūkis įvyko per vieną iš COVID-19 pandemijos piko, reta Delta linija, sukėlusi protrūkį, buvo susijusi su mažiau nei 1% žmonių infekcijų Kolorado valstijoje tuo metu.

Šios kilmės žmonių retumas taip pat patvirtina mintį, kad zoologijos sodo protrūkį sukėlė vienas išplitęs įvykis, greičiausiai dėl užsikrėtusio žmogaus. Tačiau zoologijos sode išlieka daugkartinio nepriklausomo perdavimo iš žmonių gyvūnams arba viruso perdavimo tarp peridomestinių gyvūnų galimybė.

Tyrimas nustatė stipriausius genominius teigiamos atrankos ženklus SARS-CoV-2 nukleokapsidės gene, koduojančiame RNR surišantį nukleokapsidės baltymą, atsakingą už viruso genomo pakavimą.

Šio geno mutacijos jau buvo aptiktos nerimą keliančius SARS-CoV-2 variantus, kurie užkrečia žmones. Šios mutacijos buvo siejamos su pagerėjusiu viruso replikacijos tinkamumu eksperimentiniuose ir epidemiologiniuose tyrimuose, o tai rodo, kad šio geno pokyčiai gali turėti įtakos viruso išgyvenimui ir pernešimui šeimininko aplinkoje.

Kita reikšminga mutacija, aptikta tyrime, buvo hijenai būdinga T274I mutacija smaigalio gene. Mutacija gali reikšti prisitaikymą prie hijenai būdingo viruso patekimo receptoriaus. Struktūrinės ir imunologinės žmogaus tyrimų analizės rodo, kad pakaitalai šioje vietoje taip pat gali prisidėti prie imuninės sistemos pabėgimo. Tačiau šios hienų mutacijos funkcinės pasekmės dar turi būti nustatytos.

Tyrimo metu aptiktos virusų populiacijos laikui bėgant sparčiai plėtėsi ir įvairavo. Literatūroje žinoma, kad atrankos stiprumas didėja plintant virusų populiacijai.

Zoologijos sodo protrūkis suteikia realių įžvalgų apie viruso evoliuciją

Apskritai, virusų populiacijos, išskirtos iš užkrėstų gyvūnų, parodė maždaug vienodą teigiamų ir neigiamų atrankos parašų pasiskirstymą, išskyrus tas, kurios buvo išskirtos iš hijenų, kurios parodė išskirtinai stiprią teigiamą atranką.

Tyrėjai teigė, kad šis skirtumas gali būti susijęs su mėginių ėmimo laiku, nes hienų mėginiai buvo paimti vėliau protrūkio metu, todėl galėjo būti paimti vėliau infekcijos metu, palyginti su mėginiais iš liūtų ir tigrų. Šie rezultatai rodo, kad SARS-CoV-2 hijenų evoliucijos greitis gali padidėti.

Apskritai tyrimo rezultatai suteikia vertingos informacijos apie mechanizmus, kuriais grindžiama viruso evoliucija šeimininke po perdavimo tarp rūšių.

Atsisiųskite savo PDF kopiją dabar!

Šaltiniai: