A tudósok azonosítják azokat a régiókat és fajokat, amelyek a denevérek koronavírus-evolúcióját okozzák

A tudósok azonosítják azokat a régiókat és fajokat, amelyek a denevérek koronavírus-evolúcióját okozzák

A tudósok mélyre ásnak a denevérek élőhelyein, és felfedezik, hogyan fejlődnek, vándorolnak és ugrálnak a koronavírusok a fajok között, rávilágítva a járvány eredetére és a jövőbeli kockázatokra.

A folyóiratban nemrég megjelent tanulmánybanA természet kommunikációjaKutatók egy csoportja megvizsgálta a denevér koronavírusok (CoV-k) evolúcióját, fajok közötti terjedését és terjedését Kínában, azonosította az evolúciós sokféleség gócpontjait, és felkutatta a súlyos akut légzőszervi szindróma koronavírus 2 (SARS-CoV-2) eredetét.

háttér

A CoV-k ribonukleinsavvírusok (RNS-vírusok), amelyek légúti és bélrendszeri megbetegedéseket okoznak emberekben és állatokban, az összes embert fertőző CoV zoonózis eredetű, és gyakran denevérektől származik. Nagy genomméretük, magas rekombinációs rátájuk és genomi plaszticitásuk elősegíti a fajok közötti átvitelt és a gyors alkalmazkodást, ami olyan járványokhoz vezet, mint a SARS-CoV, a Közel-Kelet légzőszervi szindróma koronavírusa (MERS-CoV) és a SARS-CoV-2. Denevérek, különösen nemzetségRhinolophusváltozatos alfa-CoV-k (α-CoV) és béta-CoV-k (β-CoV) rejtőznek, olyan régiókban, mint Kína, ahol a gazdag denevérfauna és az egyedülálló biogeográfia növeli a továbbgyűrűzés kockázatát. A tanulmány rávilágít arra, hogy ezek az evolúciós jellemzők Dél- és Délnyugat-Kína ökológiai környezetével kombinálva ezeket a régiókat különösen fontossá teszik a CoV dinamikájának megértéséhez. A denevér CoV makroevolúciójával és átviteli dinamikájával kapcsolatos további kutatások kulcsfontosságúak a zoonózis potenciáljának megértéséhez és a járványmegelőzés célzott megfigyelési és felkészülési stratégiák révén történő javításához.

A tanulmányról

A gazdaszervezetváltás dinamikája: A tanulmány megállapította, hogy az alfa-koronavírusok (α-CoV-k) nagyobb hajlamot mutatnak a fajok közötti átvitelre, mint a béta-koronavírusok (β-CoV-k), és az α-CoV-k hétszer gyakrabban tapasztalnak gazdaváltást a családok között. Az evolúció során megfigyelt CoV-k.

A jelen tanulmányban 2010 és 2015 között minden kínai tartományban, köztük Anhuiban, Pekingben, Hainanban, Hubeiben, Guangdongban, Guangxiban, Yunnanban és másokban száj- és végbéltamponokat és székletpelleteket gyűjtöttek denevérektől. Dezoxiribonukleinsavval (DNS) végzett vonalkód-jelöléshez szárnylyukasztást készítettek. A denevérkezelési protokollok összhangban voltak a Tufts Egyetem Intézményi Állatgondozási és Felhasználási Bizottsága (IACUC) és a Kínai Tudományos Akadémia Vuhani Virológiai Intézete irányelveivel. A mintákat –80 Celsius fokon tároltuk.

Az RNS-t a High Pure Viral RNA Kit (Roche) segítségével extraháltuk, és egy egylépéses, félig beágyazott reverz transzkripciós-polimeráz láncreakció (RT-PCR) az RNS-függő RNS polimeráz gént (RdRp) célozta meg a CoV kimutatására. A PCR-termékeket szekvenáltuk és klónozással vagy vonalkódolással igazoltuk az adatok megbízhatóságának biztosítása érdekében. Az adatkészlet 589 új szekvenciát tartalmazott, és 616 szekvenciát a Genetic Sequence Database (GenBank) és a Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data (GISAID) kezdeményezéséből.

A szekvenciákat a BEAST (Bayesian Evolutionary Analysis Sampling Trees) szoftverrel illesztettük és filogenetikailag elemeztük. Az emlősök diverzitása alapján a mintavételi helyeket hat állatföldrajzi régióra osztották fel. A gazdacsalád, nemzetség és régió ősi állapotait rekonstruáltuk, és Bayes-faktorok segítségével értékeltük a jelentős gazda- vagy régióátmeneteket. A tanulmány elismeri, hogy a részleges RdRp szekvenciákra való támaszkodás, bár hatékony, korlátozza a filogenetikai elemzés mélységét, és kizárhatja az erősen eltérő CoV-variánsokat.

A filogenetikai diverzitási metrikák a CoV diverzitás regionális és gazdaspecifikus mintázatait tárták fel, a Mantel-tesztek pedig rávilágítottak a vírus genetikai differenciálódása, a gazdafilogenetika és a földrajzi elszigeteltség közötti összefüggésekre.

Tanulmányi eredmények

Az RdRp génből összesen 589 részleges szekvenciát állítottak elő Kínában gyűjtött denevér végbéltamponokból, és 608 denevér CoV- és 8 pangolin CoV-szekvenciával kombinálták nyilvános adatbázisokból, beleértve a GenBank-ot és a GISAID-t. Két adatkészletet hoztak létre: az egyik a gazda taxonokon, a másik a mintavételi helyeken alapult, hat állatföldrajzi régióba sorolva, tükrözve az emlősök sokféleségét és a nem adminisztratív határokat. Ezek a régiók a délnyugati (DNy), északi (ÉK), középső (CE), déli (DK), közép-észak (CN) és Hainan-sziget (HI) régiókat foglalták magukban.

A gazdaadatkészlet 676 α-CoV szekvenciát tartalmazott 40 denevérfajból és 503 β-CoV szekvenciát 29 denevérfajból. A földrajzi adatkészlet 21 tartományból származó szekvenciákat tartalmazott az α-CoV-k és 20 tartomány β-CoV-k esetében. Elemzéseket végeztek a szekvenciák véletlenszerű részhalmazain is a mintavételi torzítás csökkentése és a következetes reprezentáció biztosítása érdekében.

Filogenetikai csoportosulás: Erős filogenetikai klaszterezést találtak a különböző fejlődési mintájú denevércsaládok között Dél- és Délnyugat-Kínában. Az olyan régiók, mint a Hainan-sziget, egyedülálló endemikus CoV sokféleséget mutattak.

A Bayes-féle filogenetikai analízis arra utalt, hogy az α-CoV-k valószínűleg innen származnakorrszarvú(patkóütő) ésVespertilionid(esti denevérek) fajokat, míg a β-CoV-okat hozzákapcsoltákVespertilionidÉsPteroszauruszok(Flying foxes) fajok. A fajok közötti transzmissziós eseményeket gyakran megfigyelték, és az α-CoV-k nagyobb arányban váltanak át gazdaszervezeteket a családok és a nemzetségek között, mint a β-CoV-k. A Rhinolophidae és a Miniopteridae (hosszú ujjú denevérek) voltak a leggyakoribb α-CoV donorok, mígRhinolophidaedominálnak a β-CoV-k donorai és recipienseiként.

A spatiotemporális elemzések jelentős terjedési útvonalakat tártak fel Kínában mind az α-CoV-k, mind a β-CoV-k esetében. A SO a CoV migráció fő központjaként jelent meg, ahol a legmagasabb a ki- és bejövő mozgás. Az α-CoV-k nagyobb migrációs rátát mutattak, mint a β-CoV-ok, az SW és HI régiók pedig kifejezett endemikus diverzitást mutattak. Dél- és Délnyugat-Kínát a jégkorszakban menedékhelyként azonosították, ami hozzájárult a denevérek coV-inak hosszú távú fennmaradásához és diverzifikációjához ezekben a régiókban.

Az átlagos filogenetikai távolság (MPD) és a legközelebbi taxontól való átlagos távolság (MNTD) alapján értékelt filogenetikai klaszterezés erős strukturáltságot mutatott a denevércsaládok és az állatföldrajzi régiók között. Az SW és HI régiók mutatták a legmagasabb evolúciós megkülönböztetést mindkét CoV nemzetség esetében. A Mantel-tesztek szignifikáns korrelációt tártak fel a genetikai differenciálódás és a földrajzi távolság között mind az α-CoV-k, mind a β-CoV-k esetében, a β-CoV-k pedig a gazdaszervezet filogenezisével is összefüggést mutattak.

Következtetések

A Kínában mintavételezett denevérekből származó CoV-k filogenetikai elemzése jelentős diverzitást mutatott ki: 17 denevérnemzetségből 11 tartalmazott α-CoV-t és β-CoV-t is. A SARS-CoV-2 valószínűleg a patkódenevérekben található vírusok csoportjából származik.Rhinolophus spp.), főleg Yunnan tartományban. A tanulmány azonban megjegyzi, hogy a mintavételre vonatkozó korlátozások és a gyűjtőhelyek nemzetközi határokhoz való közelsége arra utal, hogy a prekurzor vírusok Mianmarból, Laoszból vagy más szomszédos országokból is származhattak.

Az eredmények rávilágítanak arra, hogy sürgősen szükség van célzott megfigyelésre Dél-Kínában és Délkelet-Ázsiában, különös tekintettel erre.RhinolophusÉsHipposiderosDenevérek, amelyek központi szerepet töltenek be a fajok közötti átviteli eseményekben. A tanulmány hangsúlyozza az α-CoV-k biológiai tulajdonságainak megértésének fontosságát is, amelyek nagyobb gazdaváltási potenciállal és zoonózisos kockázattal rendelkeznek, mint a β-CoV-k.

Források: