SARS-CoV-2 sa vyvíja po skoku z ľudí na zvieratá v zoo

SARS-CoV-2 sa vyvíja po skoku z ľudí na zvieratá v zoo

Podrobná genomická štúdia prepuknutia v Denverskej zoo ukazuje, ako sa SARS-CoV-2 môže rýchlo diverzifikovať a adaptovať po prekročení druhov, čo ponúka vzácny pohľad na vývoj vírusu mimo ľudí v reálnom svete.

Štúdia: Šírenie, diverzifikácia a adaptácia populácie SARS-CoV-2 v rámci hostiteľa v zoo tigrov, levov a hyen. Obrazový kredit: Wirestock Creators/Shutterstock.com

Nová štúdia publikovaná v rKomunikácia prírodyukazuje rýchly vývoj a adaptáciu ťažkého akútneho respiračného syndrómu koronavírusu 2 (SARS-CoV-2) u tigrov, levov a hyen v zoologických záhradách, ktoré sú v každodennom kontakte s ľuďmi.

Ako infekcie zvierat ovplyvňujú vývoj a riziko SARS-CoV-2

Rýchly vývoj SARS-CoV-2 a objavenie sa nových variantov výrazne formovali povedomie verejnosti o infekčných ochoreniach od začiatku pandémie koronavírusu (COVID-19) v roku 2019.

Okrem ľudí SARS-CoV-2 infikuje aj rôzne domáce a voľne žijúce zvieratá a zdokumentované prípady ukazujú, že v zriedkavých prípadoch sa vírus môže preniesť zo zvieracieho hostiteľa späť na človeka. Faktory, ktoré riadia vývoj a dynamiku prenosu SARS-CoV-2 u zvierat, ako aj pôvod nových variantov vírusu, ktoré infikujú ľudí aj zvieratá, sú však do značnej miery neznáme.

Výber prospešných mutácií, ktoré zvyšujú vírusovú zdatnosť, je kľúčovým faktorom pre vírusovú evolúciu v rámci hostiteľského druhu. Vírusové populácie môžu čeliť jedinečným a silným selekčným tlakom po prenose z jedného hostiteľského druhu na druhý. Tieto udalosti prelievania môžu urýchliť vznik vírusových variantov výberom genetických mutácií, ktoré zlepšujú zdatnosť vírusu v novom hostiteľovi.

Na štúdium účinkov prepínania hostiteľov na vývoj vírusu výskumníci z Colorado State University a ich spolupracovníci z Denver Zoo Conservation Alliance, USA, študovali evolúciu a adaptáciu SARS-CoV-2 špecifickú pre hostiteľa u tigrov, afrických levov a hyen škvrnitých počas epidémie v Denverskej zoo v roku 2021.

Genomické sledovanie odhaľuje rýchlu adaptáciu po preliatí zoo

Vedci odobrali vzorky nazálnych výterov od dvoch tigrov, 11 levov a troch hyen, zo vzoriek izolovali vírusovú RNA a vykonali sekvenovanie novej generácie (NGS) na identifikáciu línie SARS-CoV-2, variácie medzi hostiteľmi a podpisy genómovej selekcie.

Výsledky ukázali, že prepuknutie zoo v Denveri bolo pravdepodobne spustené jediným rozšírením vzácnej delta sublínie, čo je najviac v súlade s prenosom z ľudí (chovateľov) na tigre a potom ďalej na levy a hyeny.

Medzi živočíšnymi hostiteľmi bolo pozorované rýchle šírenie a diverzifikácia vírusových populácií. Výskumníci tiež objavili genómové podpisy negatívnej selekcie (odstránenie škodlivých mutácií) a pozitívnej selekcie (výber prospešných mutácií) v celom genóme vírusu, ako aj štyri možné druhovo špecifické adaptívne mutácie u levov a hyen.

Hoci sa u infikovaných zvierat nezistili žiadne varianty SARS-CoV-2, ktoré by vyvolávali obavy, v nukleokapsidovom géne a vzorkách z hyen sa zistili jedinečne silné znaky pozitívnej selekcie, čo ilustruje kombinované účinky mutácie a selekcie po medzidruhovom prenose vírusu.

Štúdia objavila štyri druhovo špecifické mutácie, vrátane A254V v nukleokapsidovom géne u levov a hyen, ako aj E1724D v otvorenom čítacom rámci 1-alfa, T274I v géne spike proteínu a P326L v nukleokapsidovom géne u hyen. Tieto mutácie boli u ľudí detegované zriedkavo a nie sú spojené so špecifickou variantnou líniou.

Štúdia konkrétne zistila, že zatiaľ čo k prepuknutiu zoo v Denveri došlo počas jedného z vrcholov pandémie COVID-19, zriedkavá línia delta, ktorá spôsobila prepuknutie, bola v tom čase spojená s menej ako 1 % ľudských infekcií v Colorade.

Vzácnosť tejto línie u ľudí tiež podporuje myšlienku, že prepuknutie zoologickej záhrady bolo spustené jedinou udalosťou preliatia, s najväčšou pravdepodobnosťou od infikovaného človeka. Možnosť viacnásobného nezávislého prenosu z človeka na zvieratá alebo prenosu vírusu medzi peridomestickými zvieratami v zoo však zostáva zachovaná.

Štúdia našla najsilnejšie genómové podpisy pozitívnej selekcie v nukleokapsidovom géne SARS-CoV-2, ktorý kóduje nukleokapsidový proteín viažuci RNA zodpovedný za balenie vírusového genómu.

Mutácie v tomto géne už boli objavené v znepokojujúcich variantoch SARS-CoV-2, ktoré infikujú ľudí. Tieto mutácie boli spojené so zlepšenou schopnosťou replikácie vírusu v experimentálnych a epidemiologických štúdiách, čo naznačuje, že zmeny v tomto géne môžu ovplyvniť prežitie vírusu a prenosnosť v hostiteľskom prostredí.

Ďalšou pozoruhodnou mutáciou objavenou v štúdii bola mutácia T274I špecifická pre hyeny v géne spike. Mutácia by mohla predstavovať adaptáciu na vírusový vstupný receptor špecifický pre hyeny. Štrukturálne a imunologické analýzy zo štúdií na ľuďoch naznačujú, že substitúcie na tomto mieste môžu tiež prispieť k úniku imunity. Funkčný dôsledok tejto mutácie u hyen však ešte zostáva určiť.

Vírusové populácie objavené v štúdii vykazovali v priebehu času rýchlu expanziu a diverzifikáciu. V literatúre je známe, že sila selekcie sa zvyšuje so šírením vírusovej populácie.

Prepuknutie zoo ponúka skutočný pohľad na vývoj vírusu

Celkovo vykazovali vírusové populácie izolované z infikovaných zvierat približne rovnakú distribúciu pozitívnych aj negatívnych selekčných podpisov, s výnimkou tých, ktoré boli izolované z hyen, ktoré vykazovali jedinečne silnú pozitívnu selekciu.

Výskumníci uviedli, že tento rozdiel môže súvisieť s načasovaním odberu vzoriek, pretože vzorky hyen boli odobraté neskôr v ohnisku, a preto sa mohli odobrať neskôr v priebehu infekcie v porovnaní so vzorkami od levov a tigrov. Tieto výsledky poukazujú na možnosť zvýšenej miery vývoja SARS-CoV-2 u hyen.

Celkovo výsledky štúdie poskytujú cenný pohľad na mechanizmy, ktoré sú základom vývoja vírusu v hostiteľovi po medzidruhovom prenose.

Stiahnite si svoju kópiu PDF teraz!

Zdroje: