Cientistas identificam regiões e espécies que impulsionam a evolução do coronavírus em morcegos

Cientistas identificam regiões e espécies que impulsionam a evolução do coronavírus em morcegos

Os cientistas estão a investigar profundamente os habitats dos morcegos e a descobrir como os coronavírus evoluem, migram e saltam entre espécies, lançando luz sobre as origens da pandemia e os riscos futuros.

Em um estudo publicado recentemente na revistaComunicação da naturezaUm grupo de pesquisadores examinou a evolução, a transmissão entre espécies e a disseminação de coronavírus de morcego (CoVs) na China, identificou pontos críticos de diversidade evolutiva e rastreou as origens do Coronavírus da Síndrome Respiratória Aguda Grave 2 (SARS-CoV-2).

fundo

Os CoVs são vírus de ácido ribonucleico (vírus RNA) que causam doenças respiratórias e intestinais em humanos e animais, sendo todos os CoVs que infectam humanos de origem zoonótica e muitas vezes originários de morcegos. Seu grande tamanho de genoma, altas taxas de recombinação e plasticidade genômica facilitam a transmissão entre espécies e a rápida adaptação, levando a surtos como SARS-CoV, Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio (MERS-CoV) e SARS-CoV-2. Morcegos, especialmente gêneroRinolofusabrigam diversos alfa-CoVs (α-CoV) e beta-CoVs (β-CoV), com pontos críticos em regiões como a China, onde a rica fauna de morcegos e a biogeografia única aumentam o risco de propagação. O estudo destaca que estas características evolutivas, combinadas com o contexto ecológico do sul e sudoeste da China, tornam estas regiões particularmente importantes para a compreensão da dinâmica do CoV. Mais pesquisas sobre a macroevolução e a dinâmica de transmissão do CoV de morcegos são cruciais para compreender o potencial zoonótico e melhorar a prevenção de pandemias através de estratégias direcionadas de vigilância e preparação.

Sobre o estudo

Dinâmica da troca de hospedeiros: O estudo descobriu que os alfa-coronavírus (α-CoVs) têm uma maior propensão para a transmissão entre espécies do que os beta-coronavírus (β-CoVs), com os α-CoVs experimentando a troca de hospedeiros entre famílias sete vezes mais frequentemente. CoVs observados ao longo da evolução.

No presente estudo, esfregaços orais e retais e pellets fecais foram coletados de morcegos em todas as províncias chinesas, incluindo Anhui, Pequim, Hainan, Hubei, Guangdong, Guangxi, Yunnan e outras, entre 2010 e 2015. A amostragem não letal foi realizada utilizando redes de neblina, com morcegos liberados imediatamente após a coleta. Foram confeccionados punções de asas para marcação de código de barras com ácido desoxirribonucléico (DNA). Os protocolos de manejo de morcegos estavam de acordo com as diretrizes do Comitê Institucional de Cuidado e Uso de Animais (IACUC) da Universidade Tufts e do Instituto de Virologia de Wuhan da Academia Chinesa de Ciências. As amostras foram armazenadas a -80 graus Celsius.

O RNA foi extraído usando o kit High Pure Viral RNA (Roche), e uma reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa semi-aninhada (RT-PCR) de uma etapa teve como alvo o gene da RNA polimerase dependente de RNA (RdRp) para detecção de CoV. Os produtos de PCR foram sequenciados e confirmados por clonagem ou código de barras para garantir a confiabilidade dos dados. O conjunto de dados incluiu 589 novas sequências e 616 do Banco de Dados de Sequências Genéticas (GenBank) e da Iniciativa Global sobre Compartilhamento de Dados sobre a Gripe Aviária (GISAID).

As sequências foram alinhadas e analisadas filogeneticamente usando o software BEAST (Bayesian Evolutionary Analysis Sampling Trees). Com base na diversidade de mamíferos, os locais de amostragem foram divididos em seis regiões zoogeográficas. Os estados ancestrais da família hospedeira, gênero e região foram reconstruídos e transições significativas de hospedeiros ou regiões foram avaliadas usando fatores de Bayes. O estudo reconhece que confiar em sequências parciais de RdRp, embora eficaz, limita a profundidade da análise filogenética e pode excluir variantes de CoV altamente divergentes.

As métricas de diversidade filogenética revelaram padrões regionais e específicos do hospedeiro de diversidade de CoV, com testes de Mantel destacando conexões entre diferenciação genética viral, filogenia do hospedeiro e isolamento geográfico.

Resultados do estudo

Um total de 589 sequências parciais do gene RdRp foram geradas a partir de esfregaços retais de morcegos coletados em toda a China e combinadas com 608 sequências de CoV de morcego e 8 sequências de CoV de pangolim de bancos de dados públicos, incluindo GenBank e GISAID. Foram criados dois conjuntos de dados: um baseado em táxons hospedeiros e outro em locais de amostragem, categorizados em seis regiões zoogeográficas que refletem a diversidade de mamíferos e limites não administrativos. Essas regiões incluíam sudoeste (SW), norte (NE), centro (CE), sul (SE), centro-norte (CN) e Ilha de Hainan (HI).

O conjunto de dados do hospedeiro continha 676 sequências de α-CoV de 40 espécies de morcegos e 503 sequências de β-CoV de 29 espécies de morcegos. O conjunto de dados geográficos incluiu sequências de 21 províncias para α-CoVs e 20 províncias para β-CoVs. As análises também foram realizadas em subconjuntos aleatórios de sequências para reduzir o viés de amostragem e garantir uma representação consistente.

Agrupamento filogenético: Forte agrupamento filogenético foi encontrado entre famílias de morcegos com diferentes padrões de desenvolvimento no sul e sudoeste da China. Regiões como a Ilha de Hainan apresentaram uma diversidade endémica única de CoV.

A análise filogenética bayesiana sugeriu que os α-CoVs provavelmente se originaram emrinoceronte(morcego-ferradura) eVespertilionida(morcegos noturnos), enquanto os β-CoVs têm sido associados a elaVespertilionidaEPterossaurosEspécies (raposas voadoras). Eventos de transmissão entre espécies foram frequentemente observados, com α-CoVs exibindo taxas mais altas de troca de hospedeiros entre famílias e gêneros em comparação com β-CoVs. Rhinolophidae e Miniopteridae (morcegos de dedos longos) foram os doadores mais comuns de α-CoVs, enquantoRinolophidaedominam como doadores e receptores de β-CoVs.

Análises espaço-temporais revelaram rotas de propagação significativas para α-CoVs e β-CoVs na China. O SO emergiu como um importante centro de migração do CoV com os maiores movimentos de entrada e saída. Os α-CoVs apresentaram taxas de migração mais altas do que os β-CoVs, com as regiões SW e HI apresentando pronunciada diversidade endêmica. O sul e o sudoeste da China foram identificados como refúgios durante as eras glaciais, contribuindo para a persistência e diversificação a longo prazo dos CoVs de morcegos nessas regiões.

O agrupamento filogenético, avaliado pela distância filogenética média (MPD) e distância média ao táxon mais próximo (MNTD), mostrou forte estruturação entre famílias de morcegos e regiões zoogeográficas. As regiões SW e HI apresentaram a maior distinção evolutiva para ambos os gêneros de CoV. Os testes de Mantel revelaram correlações significativas entre diferenciação genética e distância geográfica tanto para α-CoVs quanto para β-CoVs, com β-CoVs também mostrando correlações com a filogenia do hospedeiro.

Conclusões

A análise filogenética de CoVs de morcegos amostrados na China revelou uma diversidade significativa: 11 dos 17 gêneros de morcegos abrigavam α-CoVs e β-CoVs. O SARS-CoV-2 provavelmente vem de um grupo de vírus encontrados em morcegos-ferradura (Rhinolophus spp.), principalmente na província de Yunnan. No entanto, o estudo observa que as restrições à amostragem e a proximidade dos locais de recolha das fronteiras internacionais sugerem que os vírus precursores também podem ter origem em Mianmar, Laos ou outros países vizinhos.

Os resultados destacam a necessidade urgente de vigilância direcionada no sul da China e no sudeste da Ásia, com especial enfoque nesteRinolofusEHipposiderosMorcegos, que são fundamentais para eventos de transmissão entre espécies. O estudo também enfatiza a importância de compreender as propriedades biológicas dos α-CoVs, que apresentam maior potencial de troca de hospedeiro e risco zoonótico do que os β-CoVs.

Fontes: