Erster Bericht über die natürliche Rekombination des Genoms des Affenpockenvirus

In einer kürzlich veröffentlichten Studie medRxiv* Preprint-Server analysierten Forscher Sequenzen des Affenpockenvirus (MPXV) während des aktuellen Ausbruchs im Jahr 2022, um zu untersuchen, ob sich MPXV für ein verbessertes Überleben und eine verbesserte Virusübertragung unter Menschen anpasst.

Lernen: Rekombination prägt den Ausbruch der Affenpocken im Jahr 2022. Bildquelle: ART-ur/Shutterstock

*Wichtiger Hinweis: medRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Hintergrund

Der anhaltende MPXV-Ausbruch im Jahr 2022 hat eine MPXVA-Übertragung in nicht-endemischen Gebieten außerhalb der westlichen und zentralen Teile Afrikas dargestellt. MPXV wurde im Mai 2022 im Vereinigten Königreich (Vereinigtes Königreich) entdeckt, und danach stiegen die Fallzahlen in Europa, Asien, Afrika, Ozeanien sowie in den nördlichen und südlichen Teilen Amerikas rapide an.

Anschließend wurde MPX am 23. Juli 2022 von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zu einem internationalen Gesundheitsnotstand erklärt, und MPXV hat bis heute mehrere Nationen betroffen. Es wurde berichtet, dass die meisten viralen Sequenzen, die aus dem andauernden MPXV-Ausbruch gewonnen wurden, B.1-MPXV-Clade-Sequenzen sind. Daten zur natürlichen Rekombination von MPXV fehlen.

Über das Studium

In der vorliegenden Studie analysierten die Forscher zwischen dem 1. Januar und dem 20. Juli 2022 weltweit 415 B.1-Klade-MPXV-Sequenzen aus der Datenbank des National Center for Biotechnology Information (NCBI), indem sie das Kopplungsungleichgewicht untersuchten [LD, a single nucleotide variant (SNV)-based analysis] und Tandem-Repeats (TRs), mit Schwerpunkt auf der Erforschung der genomischen Variabilität von MPXV durch Rekombination zur Bestimmung der wahrscheinlichen Risiken neuer MPXV-Stämme.

Die MPX-Rekombination wurde durch die Analyse von Tandem-Repeats (TRs) bewertet, und eine LD-Analyse wurde durchgeführt, um neue MPXV-Linien und virale Rekombination im laufenden MPXV-Genom des Ausbruchs 2022 zu erkennen. Die viralen Populationen wurden basierend auf den TR-Nummern (TRNs) von TRA/E in sechs Gruppen eingeteilt. Anschließend wurde eine Analyse des Einzelnukleotidpolymorphismus (SNPs) durchgeführt.

Ergebnisse

Die Analyseergebnisse zeigten, dass sich die MPXV-Population des laufenden Ausbruchs im Jahr 2022 in vier bzw. 11 Linien und Untergruppen und vier Linien basierend auf den TRs und CNs (Kopienzahlen) aufgeteilt hat. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse der LD-Analyse, dass sich MPXV zu drei neuen Linien entwickelt hat. Das Team identifizierte sechs, ein und ein neues rekombinantes MPXV aus Slowenien, Italien bzw. Australien durch Analyse von TRs und zwei bzw. eine MPXV-Rekombinante aus Deutschland bzw. Spanien durch LD-Analyse.

Sechs TRs mit unterschiedlichen Kopienzahlen wurden identifiziert, TR A/E hatte identische Sequenzen von 16 Basenpaaren (bp) mit invertierten TRs an beiden MPXV-Genomenden. Insgesamt umfassten 378 Fälle (91 %) und 14 Fälle (drei Prozent) TRNs 7,9 bzw. 16, die aus den Vereinigten Staaten von Amerika (USA), der Tschechischen Republik und Belgien bezogen wurden.

Ein Fall mit TRN-Werten von sechs, vier und drei wurde im Vereinigten Königreich (UK) entdeckt. Das Team identifizierte 21 Fälle von Nichtübereinstimmung mit unterschiedlichen TRN-Werten zwischen den TRs E und A. Die Ergebnisse zeigten, dass die genetische Vielfalt basierend auf den TR-Polymorphismen in den aktuellen MPXV-Ausbruchspopulationen kategorisiert werden konnte. Es wurde festgestellt, dass TR B, TR C, TR D und TR F direkte Wiederholungen sind, die sich in den intergenischen Bereichen oder 3′-terminalen (invertierten) TRs befinden. TR F und TR C umfassten drei bzw. eine 5′-TATGATGGA-3′-bp-Sequenzkopie.

Während die meisten Virussequenzen TR F enthielten (97 %, TRN-Wert von 3,5), enthielten 51 % und 48 % der Virusproben TR C mit TRN-Werten von 10 bzw. 8. Basierend auf den TR C/F-Mustern konnten MPXV-Populationen in vier Linien kategorisiert werden (M, U, I und nicht kategorisierte Linien mit 210, 193 bzw. einem Fall.

Darüber hinaus teilte das Team in Verbindung mit TR A/E- und TR C/F-TRNs MPXV-Populationen in 11 virale Unterabteilungen ein. TR D enthielt die neun bp 5′-ATATCATT-3′-Sequenz mit variierenden CNs und TRNs im Bereich zwischen 2,0 bzw. 55. Interessanterweise enthielten virale Sequenzen mit höheren TR D TRNs (TRN größer als 30) auch mehr TR A/E TRNs (20 Fälle mit TRN größer als 16) in der U-Gruppe, was auf eine größere TR-Diversität in der U-Linie hindeutet als andere MPXV Linien.

Unter Verwendung von TR-Polymorphismen wurden acht Genome von MPXV mit rekombinanten viralen Kreuzungen identifiziert. Fall ON755039 (FVG-ITA-01) aus Italien könnte aus elterlichen M- und I-Gruppensequenzen stammen. Fall ON631963 (VIDRL01) aus Australien stammte von elterlichen viralen Sequenzen der U- und M-Gruppen, ebenso wie sechs slowenische Fälle (ON631241, ON838178, ON754986, ON754985, ON609725 und ON754987). Die Ergebnisse zeigten auch, dass die sechs Fälle aus Slowenien zu einer neuen Abstammungslinie geführt haben könnten.

Die LD-Analyse zeigte fünf SNP-Paare bei G148421A/G34305A, G74357A/C22736T, C188379T/G186153A (acht Fälle), G189246A/G148421A und G189246A/G34305A mit hohen LOD-Werten (Log of Odds, größer als 10) und stark LD. G74357A/C22736T-SNPs wurden in 28 MPX-Fällen nachgewiesen, darunter 25 Fälle, ein Fall, ein Fall und ein Fall in Deutschland, Österreich, Portugal bzw. im Vereinigten Königreich.

In Deutschland wurden in acht Fällen SNP-Paare von C188379T/G186153A nachgewiesen. Vierzehn Fälle in Kanada umfassten G148421A/G189246A/G34305A SNPs. Die Ergebnisse deuteten auf eine Evolution von MPXV in ≥3 neue Linien hin. Darüber hinaus betrugen für die SNP-Paare G5592A/G78031A und C25641T/C70777T die oberen Grenzen des 95-%-Konfidenzintervalls (CI) 0,9 bzw. 0,3, was stark auf eine MPXV-Rekombination hinweist. Die Ergebnisse zeigten, dass zwei Fälle in Deutschland (ON637939 und ON959149) und ein Fall in Spanien (ON720849) bereits durch Rekombination Mutationen erhielten.

Abschluss

Insgesamt zeigten die Studienergebnisse, dass die TRs während der natürlichen Übertragung in der B.1-Klade häufig auseinander gingen und dass sich das MPXV-Genom während des aktuellen Ausbruchs im Jahr 2022 schnell weiterentwickelt und ausdehnt. Darüber hinaus sind LD- und TR-Analysen in Kombination mit genomischer Überwachung wertvolle Techniken zur Überwachung und Verfolgung der Übertragungsdynamik der phylogenetischen MPXV-Rekombination.

*Wichtiger Hinweis: medRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Referenz:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Ja, T. et al. (2022) „Rekombination prägt den Affenpockenausbruch 2022“. medRxiv. doi: 10.1101/2022.08.09.22278589. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.08.09.22278589v3

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