Estudo descobre mecanismo oculto por trás de variantes rápidas de COVID

Estudo descobre mecanismo oculto por trás de variantes rápidas de COVID

O vírus SARS-CoV-2 que causa a COVID tem a capacidade perturbadora de criar frequentemente variantes de si mesmo. Outros vírus também sofrem mutações, mas como o SARS-CoV-2 se propagou rapidamente pela população humana durante a pandemia e matou milhões de pessoas, a evolução dinâmica do vírus representou um problema grave: desafiou repetidamente a resposta imunitária do nosso corpo na luta contra o vírus e prejudicou o processo de fornecimento de vacinas actualizadas.

Compreender o mecanismo genético que impulsiona a capacidade do SARS-CoV-2 de gerar variantes pode ajudar muito a manter a COVID sob controle. Neste estudo publicado emMicrobiologia naturalPesquisadores do Baylor College of Medicine e instituições colaboradoras desenvolveram uma nova tecnologia chamada tARC-seq, que descobriu um mecanismo genético que influencia a divergência do SARS-CoV-2 e permitiu à equipe calcular a taxa de mutação do SARS-CoV-2. Usando o tARC-seq, os pesquisadores do laboratório também detectaram novas mutações no SARS-CoV-2 em células infectadas, resumindo as observações dos dados globais de sequenciamento do vírus pandêmico. Os resultados podem ser úteis para monitorar a evolução do vírus na população humana.

O vírus SARS-CoV-2 utiliza RNA em vez de DNA para armazenar a sua informação genética. Nosso laboratório há muito se interessa em estudar a biologia do RNA e, quando o SARS-CoV-2 surgiu, decidimos estudar seu processo de replicação do RNA, que normalmente é propenso a erros em vírus de RNA.”

Dr. Christophe Herman, autor correspondente do estudo e professor de genética molecular e humana, Baylor College of Medicine

Os investigadores queriam rastrear erros de replicação de ARN porque são essenciais para compreender como o vírus evolui, muda e se adapta à medida que se espalha pela população humana. No entanto, os métodos atuais não tinham precisão para detectar novas mutações raras do SARS-CoV-2, particularmente em amostras com um pequeno número de vírus, por exemplo, de pacientes.

“Como as amostras de pacientes contêm muito poucas cópias de RNA do SARS-CoV-2, é difícil distinguir entre os erros da RNA polimerase dependente de RNA do SARS-CoV-2 (RdRp), a enzima que faz cópias do RNA deste vírus, e os erros das outras enzimas usadas na análise da sequência”, disse Herman, membro do Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center. “Desenvolvemos uma técnica que chamamos de Sequenciamento de consenso de RNA preciso e direcionado (tARC-seq) que nos permite medir erros reais na cópia de RNA específico que está presente em quantidades muito pequenas.”

Uma nova perspectiva sobre os impulsionadores da diversidade de variantes do SARS-CoV-2

A ideia original era que, como o SARS-CoV-2 tem um mecanismo interno para reparar os erros cometidos pelo RdRp, o vírus não deveria evoluir ou sofrer mutação muito rapidamente.

“Essa ideia contrastava com o fato de que novas variantes do COVID surgiam frequentemente em todo o mundo durante a pandemia”, disse Herman. “Desde o início da pandemia, vimos uma série de variantes proeminentes, incluindo Alpha, Beta, Delta e Omicron, bem como variantes dentro destes grupos.”

Utilizando a sua ferramenta de análise melhorada, Herman e os seus colegas determinaram com precisão a frequência de mutação do SARS-CoV-2 e os tipos de mutações, tanto em culturas celulares em laboratório como em amostras clínicas. “Descobrimos que a taxa de mutação era maior do que o inicialmente esperado, e isso explica o surgimento frequente de variantes do COVID”, disse Herman.

Eles também descobriram que existem pontos críticos no RNA do SARS-CoV-2, locais que são mais suscetíveis a mutações do que outros. “Por exemplo, identificamos um hotspot na região do RNA que corresponde à proteína spike, a proteína que permite que o vírus entre nas células. Além disso, o RNA da proteína spike é composto de muitas vacinas”, disse Herman.

O método tARC-seq também revelou que a geração de novas variantes envolveu troca de modelos. “Descobrimos que quando um modelo ou sequência de RNA é copiado, o RdRp salta para outro modelo em um vírus próximo e depois continua copiando o RNA, de modo que a nova cópia de RNA resultante é uma mistura de ambos os modelos de RNA”, disse Herman. "Esta mudança de modelo leva a inserções ou exclusões de sequências que levam à variabilidade viral. Também observamos mutações complexas. O SARS-CoV-2 explora esses dois poderosos mecanismos biológicos, mudanças de modelo e mutações complexas, que permitem uma evolução rápida." Geração de variantes para se adaptar e persistir nas populações humanas.”

“Foi interessante e emocionante ver que o tARC-seq nos permitiu capturar o surgimento de novas mutações em culturas de células de laboratório que recapitulam as mutações observadas com dados de sequenciamento de pandemia global”, disse Herman. “Nossa nova tecnologia captura um instantâneo de novas mutações em amostras clínicas de pacientes individuais e pode ser útil para monitorar a evolução do vírus na população humana.”

A autora principal Catherine C. Bradley, Chen Wang, Alasdair JE Gordon, Alice X. Wen, Pamela N. Luna, Matthew B. Cooke, Brendan F. Kohrn, Scott R. Kennedy, Vasanthi Avadhanula, Pedro A. Piedra, Olivier Lichtarge, Chad A. Shaw e Shannon E. Ronca são colaboradores deste trabalho. Os autores são afiliados a uma ou mais das seguintes instituições: Baylor College of Medicine, Universidade de Washington e Texas Children’s Hospital.

O estudo foi apoiado pelas bolsas R01GM088653, 3R01AG061105-03S1, 1R21CA259780 e 1R21HG011229 do National Institutes of Health e pela bolsa DBI-2032904 da National Science Foundation.

Fontes: