SARS-CoV-2 attīstās pēc pārlēkšanas no cilvēkiem uz zoodārza dzīvniekiem

SARS-CoV-2 attīstās pēc pārlēkšanas no cilvēkiem uz zoodārza dzīvniekiem

Detalizēts genoma pētījums par uzliesmojumu Denveras zoodārzā parāda, kā SARS-CoV-2 var ātri dažādot un pielāgoties pēc sugu krustošanās, piedāvājot retu ieskatu vīrusa evolūcijā ārpus cilvēkiem.

Pētījums: SARS-CoV-2 populācijas izplatība, dažādošana un adaptācija saimniekorganismā zoodārza tīģeros, lauvās un hiēnās. Attēla kredīts: Wirestock Creators/Shutterstock.com

gadā publicēts jauns pētījumsDabas komunikācijaparāda smaga akūta respiratorā sindroma koronavīrusa 2 (SARS-CoV-2) straujo attīstību un adaptāciju zoodārza tīģeriem, lauvām un hiēnām, kas ikdienā saskaras ar cilvēkiem.

Kā dzīvnieku infekcijas ietekmē SARS-CoV-2 attīstību un risku

Straujā SARS-CoV-2 attīstība un jaunu variantu parādīšanās ir būtiski mainījusi sabiedrības izpratni par infekcijas slimībām kopš 2019. gada koronavīrusa pandēmijas (COVID-19) sākuma.

Papildus cilvēkiem SARS-CoV-2 inficē dažādus mājdzīvniekus un savvaļas dzīvniekus, un dokumentēti gadījumi liecina, ka retos gadījumos vīrusu var pārnest no saimnieka uz cilvēkiem. Tomēr faktori, kas izraisa SARS-CoV-2 evolūcijas un pārnešanas dinamiku dzīvniekiem, kā arī jaunu vīrusa variantu izcelsme, kas inficē gan cilvēkus, gan dzīvniekus, lielākoties nav zināmi.

Labvēlīgu mutāciju izvēle, kas palielina vīrusu piemērotību, ir izšķirošais faktors vīrusa evolūcijai saimnieksugas ietvaros. Vīrusu populācijas var saskarties ar unikālu un spēcīgu atlases spiedienu pēc pārnešanas no vienas saimnieksugas uz citu. Šie spillover notikumi var paātrināt vīrusu variantu rašanos, atlasot ģenētiskas mutācijas, kas uzlabo vīrusa piemērotību jaunajā saimniekorganismā.

Lai izpētītu saimniekorganisma pārslēgšanas ietekmi uz vīrusa attīstību, Kolorādo štata universitātes pētnieki un viņu līdzstrādnieki Denveras zooloģisko dārzu aizsardzības aliansē, ASV, pētīja SARS-CoV-2 evolūciju un saimniekorganisma specifisko adaptāciju tīģeros, Āfrikas lauvās un plankumainās hiēnās uzliesmojuma laikā Denveras zoodārzā 2021. gadā.

Genomiskā izsekošana atklāj ātru pielāgošanos pēc zoodārza izplatības

Pētnieki savāca deguna uztriepju paraugus no diviem tīģeriem, 11 lauvām un trim hiēnām, izolēja no paraugiem vīrusa RNS un veica nākamās paaudzes sekvencēšanu (NGS), lai identificētu SARS-CoV-2 ciltsrakstu, saimniekdatora iekšējo variāciju un genoma atlases parakstus.

Rezultāti liecināja, ka Denveras zoodārza uzliesmojumu, iespējams, izraisīja viena retas deltas apakšlīnijas izplatīšanās, kas visvairāk atbilst pārnešanai no cilvēkiem (turētājiem) uz tīģeriem un pēc tam uz lauvām un hiēnām.

Ir novērota strauja vīrusu populāciju izplatība un dažādošana starp dzīvnieku saimniekiem. Pētnieki arī atklāja gan negatīvās atlases (kaitīgo mutāciju noņemšana), gan pozitīvās atlases (labvēlīgo mutāciju atlase) genoma parakstus visā vīrusa genomā, kā arī četras iespējamās sugai raksturīgās adaptīvās mutācijas lauvās un hiēnās.

Lai gan inficētiem dzīvniekiem nav konstatēti SARS-CoV-2 varianti, kas rada bažas, nukleokapsīdu gēnā un hiēnu paraugos ir atklāti unikāli spēcīgi pozitīvas atlases signāli, kas ilustrē mutācijas un selekcijas kombinēto ietekmi pēc vīrusu pārnešanas starp sugām.

Pētījumā tika atklātas četras sugai raksturīgas mutācijas, tostarp A254V nukleokapsīdu gēnā lauvām un hiēnām, kā arī E1724D atklātā nolasīšanas rāmī 1-alfa, T274I smaile proteīna gēnā un P326L nukleokapsīdu gēnā hiēnām. Šīs mutācijas cilvēkiem ir reti atklātas, un tās nav saistītas ar konkrētu ciltsrakstu variantu.

Konkrētāk, pētījumā tika atklāts, ka, lai gan Denveras zoodārza uzliesmojums notika vienā no COVID-19 pandēmijas virsotnēm, retā Delta līnija, kas izraisīja uzliesmojumu, tajā laikā bija saistīta ar mazāk nekā 1% cilvēku infekciju Kolorādo.

Šīs līnijas retums cilvēkiem apstiprina arī domu, ka zoodārza uzliesmojumu izraisīja viens notikums, kas, visticamāk, bija inficēts cilvēks. Tomēr saglabājas iespēja vairākkārt neatkarīgi pārnēsāt no cilvēkiem uz dzīvniekiem vai vīrusu pārnest starp peridomestiem dzīvniekiem zoodārzā.

Pētījumā tika atklāti spēcīgākie pozitīvās atlases genoma paraksti SARS-CoV-2 nukleokapsīda gēnā, kas kodē RNS saistošo nukleokapsīda proteīnu, kas ir atbildīgs par vīrusa genoma iesaiņošanu.

Šī gēna mutācijas jau ir atklātas satraucošajos SARS-CoV-2 variantos, kas inficē cilvēkus. Šīs mutācijas ir saistītas ar uzlabotu vīrusu replikācijas piemērotību eksperimentālos un epidemioloģiskajos pētījumos, kas liecina, ka izmaiņas šajā gēnā var ietekmēt vīrusa izdzīvošanu un pārnešanu saimnieka vidē.

Vēl viena ievērojama mutācija, kas atklāta pētījumā, bija hiēnai specifiskā T274I mutācija smailes gēnā. Mutācija varētu būt pielāgošanās hiēnai specifiskajam vīrusa iekļūšanas receptoram. Cilvēku pētījumu strukturālās un imunoloģiskās analīzes liecina, ka aizstāšanas šajā vietā var arī veicināt imūnsistēmas izbēgšanu. Tomēr šīs mutācijas funkcionālās sekas hiēnās vēl ir jānosaka.

Pētījumā atklātās vīrusu populācijas laika gaitā uzrādīja strauju paplašināšanos un dažādošanu. Literatūrā ir zināms, ka selekcijas spēks palielinās, vīrusa populācijai izplatoties.

Zoodārza uzliesmojums sniedz reālu ieskatu vīrusu evolūcijā

Kopumā no inficētajiem dzīvniekiem izolētās vīrusu populācijas uzrādīja aptuveni vienādu gan pozitīvo, gan negatīvo atlases parakstu sadalījumu, izņemot no hiēnām izolētās, kurām bija unikāli spēcīga pozitīva atlase.

Pētnieki teica, ka šī atšķirība var būt saistīta ar paraugu ņemšanas laiku, jo hiēnu paraugi tika savākti vēlāk uzliesmojuma laikā un tāpēc, iespējams, tika savākti vēlāk infekcijas laikā, salīdzinot ar paraugiem no lauvām un tīģeriem. Šie rezultāti liecina par iespējamu paaugstinātu SARS-CoV-2 evolūcijas ātrumu hiēnām.

Kopumā pētījuma rezultāti sniedz vērtīgu ieskatu mehānismos, kas ir pamatā vīrusa evolūcijai saimniekorganismā pēc starpsugu pārnešanas.

Lejupielādējiet savu PDF kopiju tūlīt!

Avoti: