SARS-CoV-2 se desenvolve após saltar de humanos para animais de zoológico

SARS-CoV-2 se desenvolve após saltar de humanos para animais de zoológico

Um estudo genómico detalhado de um surto no Jardim Zoológico de Denver mostra como o SARS-CoV-2 pode diversificar-se e adaptar-se rapidamente após cruzar espécies, oferecendo um raro vislumbre do mundo real sobre a evolução do vírus para além dos humanos.

Estudo: Disseminação, diversificação e adaptação da população SARS-CoV-2 dentro do hospedeiro em tigres, leões e hienas de zoológico. Crédito da imagem: Wirestock Creators/Shutterstock.com

Um novo estudo publicado emComunicação da naturezamostra o rápido desenvolvimento e adaptação do coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) em tigres, leões e hienas de zoológico que estão em contato diário com humanos.

Como as infecções animais influenciam o desenvolvimento e o risco de SARS-CoV-2

O rápido desenvolvimento do SARS-CoV-2 e o surgimento de novas variantes moldaram significativamente a consciência pública sobre doenças infecciosas desde o início da pandemia de coronavírus de 2019 (COVID-19).

Além dos seres humanos, o SARS-CoV-2 infecta uma variedade de animais domésticos e selvagens, e casos documentados mostram que, em casos raros, o vírus pode ser transmitido de um hospedeiro animal de volta aos seres humanos. No entanto, os factores que impulsionam a evolução e a dinâmica de transmissão do SARS-CoV-2 em animais, bem como as origens de novas variantes do vírus que infectam humanos e animais, são em grande parte desconhecidos.

A seleção de mutações benéficas que aumentam a aptidão viral é o fator crucial para a evolução viral na espécie hospedeira. As populações de vírus podem enfrentar pressões de seleção únicas e poderosas após a transmissão de uma espécie hospedeira para outra. Estes eventos de repercussão podem acelerar o surgimento de variantes virais, selecionando mutações genéticas que melhoram a aptidão do vírus no novo hospedeiro.

Para estudar os efeitos da mudança de hospedeiro na evolução do vírus, investigadores da Colorado State University e os seus colaboradores da Denver Zoo Conservation Alliance, EUA, estudaram a evolução e a adaptação específica do hospedeiro do SARS-CoV-2 em tigres, leões africanos e hienas pintadas durante um surto no Zoológico de Denver em 2021.

Rastreamento genômico revela rápida adaptação após repercussão no zoológico

Os pesquisadores coletaram amostras de esfregaços nasais de dois tigres, 11 leões e três hienas, isolaram o RNA viral das amostras e realizaram o sequenciamento de próxima geração (NGS) para identificar a linhagem do SARS-CoV-2, a variação intra-hospedeiro e as assinaturas de seleção genômica.

Os resultados indicaram que o surto do Zoológico de Denver foi provavelmente desencadeado por uma única propagação de uma rara sub-linhagem delta, mais consistente com a transmissão de humanos (tratadores) para tigres e depois para leões e hienas.

A rápida disseminação e diversificação das populações de vírus foram observadas em hospedeiros animais. Os investigadores também descobriram assinaturas genómicas tanto de seleção negativa (remoção de mutações prejudiciais) como de seleção positiva (seleção de mutações benéficas) em todo o genoma do vírus, bem como quatro possíveis mutações adaptativas específicas da espécie em leões e hienas.

Embora nenhuma variante preocupante do SARS-CoV-2 tenha sido detectada em animais infectados, assinaturas excepcionalmente fortes de seleção positiva foram detectadas no gene do nucleocapsídeo e em amostras de hienas, ilustrando os efeitos combinados de mutação e seleção após transmissão viral entre espécies.

O estudo descobriu quatro mutações específicas da espécie, incluindo A254V no gene do nucleocapsídeo em leões e hienas, bem como E1724D no quadro de leitura aberto 1-alfa, T274I no gene da proteína spike e P326L no gene do nucleocapsídeo em hienas. Estas mutações foram raramente detectadas em humanos e não estão associadas a uma linhagem variante específica.

Especificamente, o estudo descobriu que, embora o surto do Zoológico de Denver tenha ocorrido durante um dos picos da pandemia de COVID-19, a rara linhagem Delta que causou o surto estava associada a menos de 1% das infecções humanas no Colorado na época.

A raridade desta linhagem em humanos também apoia a ideia de que o surto no zoológico foi desencadeado por um único evento de repercussão, provavelmente de um ser humano infectado. No entanto, permanece a possibilidade de transmissão múltipla independente de humanos para animais ou transmissão de vírus entre animais peridomiciliares no zoológico.

O estudo encontrou as assinaturas genômicas mais fortes de seleção positiva no gene do nucleocapsídeo SARS-CoV-2, que codifica a proteína do nucleocapsídeo de ligação ao RNA responsável por empacotar o genoma viral.

Mutações neste gene já foram descobertas em variantes preocupantes do SARS-CoV-2 que infectam pessoas. Estas mutações têm sido associadas à melhoria da capacidade de replicação viral em estudos experimentais e epidemiológicos, sugerindo que alterações neste gene podem influenciar a sobrevivência e transmissibilidade do vírus no ambiente hospedeiro.

Outra mutação notável descoberta no estudo foi a mutação T274I específica da hiena no gene spike. A mutação poderia representar uma adaptação ao receptor de entrada viral específico da hiena. Análises estruturais e imunológicas de estudos humanos sugerem que as substituições neste local também podem contribuir para o escape imunológico. No entanto, a consequência funcional desta mutação nas hienas continua por determinar.

As populações de vírus descobertas no estudo mostraram rápida expansão e diversificação ao longo do tempo. É conhecido na literatura que a força da seleção aumenta à medida que uma população de vírus se espalha.

O surto do zoológico oferece insights reais sobre a evolução do vírus

No geral, as populações de vírus isoladas dos animais infectados mostraram uma distribuição aproximadamente igual de assinaturas de selecção positivas e negativas, com excepção daquelas isoladas de hienas, que mostraram uma selecção positiva excepcionalmente forte.

Os investigadores disseram que esta diferença pode estar relacionada com o momento da amostragem, uma vez que as amostras de hienas foram recolhidas mais tarde no surto e, portanto, podem ter sido recolhidas mais tarde no curso da infecção, em comparação com amostras de leões e tigres. Estes resultados destacam a possibilidade de um aumento da taxa evolutiva do SARS-CoV-2 nas hienas.

No geral, os resultados do estudo fornecem informações valiosas sobre os mecanismos subjacentes à evolução do vírus no hospedeiro após a transmissão interespécies.

Baixe sua cópia em PDF agora!

Fontes: