SARS-CoV-2 se dezvoltă după ce a sărit de la oameni la animalele din grădina zoologică

SARS-CoV-2 se dezvoltă după ce a sărit de la oameni la animalele din grădina zoologică

Un studiu genomic detaliat al unui focar de la Grădina Zoologică din Denver arată cum SARS-CoV-2 se poate diversifica și adapta rapid după încrucișarea speciilor, oferind o privire rară în lumea reală a evoluției virusului dincolo de oameni.

Studiu: Răspândirea, diversificarea și adaptarea populației SARS-CoV-2 în cadrul gazdei la tigrii, leii și hienele de la grădina zoologică. Credit imagine: Wirestock Creators/Shutterstock.com

Un nou studiu publicat înComunicarea naturiiarată dezvoltarea și adaptarea rapidă a sindromului respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2) la tigrii, leii și hienele de la grădina zoologică care sunt în contact zilnic cu oamenii.

Cum influențează infecțiile la animale dezvoltarea și riscul de SARS-CoV-2

Dezvoltarea rapidă a SARS-CoV-2 și apariția de noi variante au modelat în mod semnificativ gradul de conștientizare a populației cu privire la bolile infecțioase de la începutul pandemiei de coronavirus (COVID-19) din 2019.

Pe lângă oameni, SARS-CoV-2 infectează o varietate de animale domestice și sălbatice, iar cazurile documentate arată că, în cazuri rare, virusul poate fi transmis de la o gazdă animală înapoi la oameni. Cu toate acestea, factorii care conduc evoluția și dinamica transmiterii SARS-CoV-2 la animale, precum și originile noilor variante de virus care infectează atât oamenii, cât și animalele, sunt în mare măsură necunoscuți.

Selecția mutațiilor benefice care cresc capacitatea virală este factorul crucial pentru evoluția virală în cadrul speciei gazdă. Populațiile de virus se pot confrunta cu presiuni de selecție unice și puternice în urma transmiterii de la o specie gazdă la alta. Aceste evenimente de propagare pot accelera apariția variantelor virale prin selectarea mutațiilor genetice care îmbunătățesc fitness-ul virusului la noua gazdă.

Pentru a studia efectele comutării gazdei asupra evoluției virusului, cercetătorii de la Universitatea de Stat din Colorado și colaboratorii lor de la Denver Zoo Conservation Alliance, SUA, au studiat evoluția și adaptarea specifică gazdei a SARS-CoV-2 la tigri, lei africani și hiene pete în timpul unui focar la Grădina Zoologică din Denver în 2021.

Urmărirea genomică dezvăluie adaptarea rapidă după răspândirea grădinii zoologice

Cercetătorii au colectat probe de tampon nazal de la doi tigri, 11 lei și trei hiene, au izolat ARN viral din probe și au efectuat secvențierea de generație următoare (NGS) pentru a identifica descendența SARS-CoV-2, variația intra-gazdă și semnăturile selecției genomice.

Rezultatele au indicat că focarul din grădina zoologică din Denver a fost probabil declanșat de o singură răspândire a unei sublinii rare a deltei, cel mai în concordanță cu transmiterea de la oameni (păzitori) la tigri și apoi la lei și hiene.

Răspândirea și diversificarea rapidă a populațiilor de virus au fost observate în rândul gazdelor animale. Cercetătorii au descoperit, de asemenea, semnături genomice ale selecției negative (înlăturarea mutațiilor dăunătoare) și ale selecției pozitive (selectarea mutațiilor benefice) în întregul genom al virusului, precum și patru posibile mutații adaptative specifice speciilor la lei și hiene.

Deși nu au fost detectate variante de îngrijorare SARS-CoV-2 la animalele infectate, au fost detectate semnături unice puternice ale selecției pozitive în gena nucleocapsidelor și probele de la hiene, ilustrând efectele combinate ale mutației și selecției în urma transmiterii virale între specii.

Studiul a descoperit patru mutații specifice speciilor, inclusiv A254V în gena nucleocapside la lei și hiene, precum și E1724D în cadrul deschis de citire 1-alfa, T274I în gena proteinei spike și P326L în gena nucleocapside la hiene. Aceste mutații au fost rareori detectate la om și nu sunt asociate cu o linie variantă specifică.

Mai exact, studiul a constatat că, în timp ce focarul din grădina zoologică din Denver a avut loc în timpul unuia dintre vârfurile pandemiei de COVID-19, descendența rară Delta care a provocat focarul a fost legată de mai puțin de 1% din infecțiile umane din Colorado la acea vreme.

Raritatea acestei filiații la oameni susține, de asemenea, ideea că focarul din grădina zoologică a fost declanșat de un singur eveniment de propagare, cel mai probabil de la un om infectat. Cu toate acestea, rămâne posibilitatea transmiterii multiple independente de la oameni la animale sau transmiterea virusului între animalele peridomestice din grădina zoologică.

Studiul a descoperit cele mai puternice semnături genomice ale selecției pozitive în gena nucleocapsidei SARS-CoV-2, care codifică proteina nucleocapside care leagă ARN, responsabilă de ambalarea genomului viral.

Mutațiile acestei gene au fost deja descoperite în variante îngrijorătoare ale SARS-CoV-2 care infectează oamenii. Aceste mutații au fost asociate cu o capacitate îmbunătățită de replicare virală în studii experimentale și epidemiologice, sugerând că modificările acestei gene pot influența supraviețuirea și transmisibilitatea virusului în mediul gazdă.

O altă mutație notabilă descoperită în studiu a fost mutația T274I specifică hienei în gena spike. Mutația ar putea reprezenta o adaptare la receptorul de intrare virală specific hienei. Analizele structurale și imunologice din studiile pe oameni sugerează că substituțiile la acest loc pot contribui, de asemenea, la evadarea imună. Cu toate acestea, consecința funcțională a acestei mutații la hiene rămâne de stabilit.

Populațiile de virus descoperite în studiu au arătat o expansiune și diversificare rapidă în timp. Se știe în literatură că puterea selecției crește pe măsură ce populația virală se răspândește.

Focarul din grădina zoologică oferă perspective reale asupra evoluției virusului

În general, populațiile de virus izolate de la animalele infectate au prezentat o distribuție aproximativ egală a semnăturilor de selecție atât pozitive, cât și negative, cu excepția celor izolate de la hiene, care au prezentat o selecție pozitivă unic puternică.

Cercetătorii au spus că această diferență poate fi legată de momentul prelevării probelor, deoarece probele de hienă au fost colectate mai târziu în timpul focarului și, prin urmare, ar fi putut fi colectate mai târziu în cursul infecției, în comparație cu mostrele de la lei și tigri. Aceste rezultate evidențiază posibilitatea unei rate evolutive crescute a SARS-CoV-2 la hiene.

În general, rezultatele studiului oferă o perspectivă valoroasă asupra mecanismelor care stau la baza evoluției virusului în cadrul gazdei în urma transmiterii între specii.

Descărcați copia dvs. PDF acum!

Surse: