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Genomica usata per rintracciare origine di SARS-CoV-2 nel Canada

Un nuovo studio pubblicato nel giugno 2020 sul bioRxiv* del " server " della pubblicazione preliminare discute l'uso dell'analisi filogenetica rintracciare l'origine del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo e la sua diffusione in e poi in Canada. I risultati di studio possono contribuire ad ottimizzare le politiche sanitarie di salute pubblica nel caso degli scoppi futuri.

Il Coronaviruses

Durante le ultime due decadi, ci sono stati tre coronaviruses novelli che hanno causato nel 2002 gli scoppi umani - la sindrome respiratorio acuto severo Coronavirus (SAR-CoV), la sindrome respiratoria di Medio Oriente (MERS-CoV) nel 2012 e SARS-CoV-2 nel 2019. Queste sono infezioni zoonotiche, probabilmente provenenti dai pipistrelli e dalla diffusione agli esseri umani, forse dopo il passaggio tramite un altro host vertebrato.

SARS-CoV-2 è una particella sferica con un genoma unico incagliato del RNA, che ha parecchie regioni - i geni che codificano il replicase ORF1ab, punta (s), busta (E), membrana (m) e proteine del nucleocapsid (n), rispettivamente, dal 5' estremità. La proteina di S facilita l'entrata virale legando al ricevitore ospite, l'enzima obbligatorio 2 (ACE2) dell'angiotensina ed ha il più alta variabilità fra la sequenza genetica ed è comune sia a SARS-CoV-2 che a SAR-CoV. Eppure, il precedente ha un'affinità molto più alta per legare al ricevitore, circa 10-20 cronometra maggior.

Virus SARS-CoV-2 che legano ai ricevitori ACE-2 su una cellula umana, la fase iniziale COVID-19 dell
Virus SARS-CoV-2 che legano ai ricevitori ACE-2 su una cellula umana, la fase iniziale dell'infezione COVID-19. Credito di immagine: Kateryna Kon/Shutterstock

Abbondanza di dati genomica su SARS-CoV-2

Corrente, ci sono molte sequenze pubblicate del genoma in vari database pubblicati - quasi 54.000 in GISAID, circa 24.000 in NCBI e quasi 8.000 in ViPR. Tre clades importanti del virus sono osservati che mostrano la distribuzione non uniforme sopra le regioni geografiche differenti, probabilmente a causa delle mutazioni del fondatore. Gli isolati più asiatici provengono da superclade I, mentre gli isolati degli Stati Uniti sono principalmente nel superclade II. La maggior parte del europeo ed isolati della costa Est degli Stati Uniti sono nel superclade III.

Fra gli isolati di superclade III è molti con una mutazione caratteristica di A23403G, che è considerata a forma fisica virale confer aumentata, forse poiché sta diventando rapido predominante sopra altri sforzi tutt'intorno il mondo. Fa parte egualmente di un epitopo antigenico che ha indotto la produzione dell'anticorpo al virus più in anticipo SAR-CoV. Ciò può causare la fuga dell'anticorpo e permettere così la reinfezione in coloro che ha recuperato da COVID-19.

Lo studio: Analisi filogenetica del virus in Ontario orientale

Lo studio corrente ha usato 25 ha ordinato i genoma virali dai casi più in anticipo in Ontario, Canada, per ricreare la discesa filogenetica di SARS-CoV-2. Tutti i campioni provenivano dai casi più in anticipo in questa regione e quindi la sorgente dell'infezione proveniva probabilmente dai contatti in relazione con il viaggio, direttamente o indirettamente.

I genoma erano tutti dai virus isolati dai tamponi rinofaringei e l'analisi del genoma è stata eseguita ha basato su due presupposti principali. In primo luogo, hanno supposto che le sequenze identiche provenivano dallo stesso sforzo ancestrale, piuttosto che evolvendosi indipendente. Secondariamente, le nuove mutazioni sono state presupposte per sorgere ad un tasso di circa 1 coppia di basi ogni 7-21 giorni, come osservato con la tariffa media delle circa 24 sostituzioni di B.P. all'anno nell'analisi del Nexstrain del GISAID.

I diversi genoma sono stati interrogati contro un insieme di riferimento locale di circa 25.000 genoma recuperati dal database di GISAID. Hanno conservato quei genoma, che erano notevolmente simili, con i due o meno disadattamento, così restringendo il numero a circa 1.200. Quando i genoma identici dagli oggetti differenti sono stati abbinati, il numero definitivo è sceso a 72 sequenze uniche.

La sequenza della root si è aggiunta, facendo uso di una sequenza di Wuhan. L'analisi ha indicato che 59/72 di sequenze ha avuto la stessa ascendenza comune, con non più di una coppia di amminoacidi sostituiti o di altri residui. L'eliminazione dei questi gruppi differenti ha permesso che i ricercatori vedessero soltanto i genoma dai pazienti e dalle sequenze ancestrali apprezzate.

Tre Clades principale, origini differenti

Lo studio ha indicato che 25/45 di varianti trovate in tutti i genoma era sotto forma di sostituzioni di cisteina alle timine e poi guanina alle timine in 7 varianti. Tutte le varianti comuni erano presenti su entrambi gli alleli. I ricercatori hanno trovato che c'erano due grandi clades, due con quattro mutazioni nel clade di S (C8782T e T28144C) e 23 (C241T, C3037T, C14408T e A23403G) con quattro mutazioni nel clade di G. L'ultimo ha più piccoli cluster.

L'analisi filogenetica dei genoma locali poi è stata abbinata con le sequenze di riferimento, che hanno mostrato i 13 genoma ancestrali che sono alla base delle origini e della diffusione di questi genoma canadesi. Ciò comprende il genoma ancestrale veduto con riferimento 1 ed ora veduto quasi soltanto in America settentrionale, principalmente in U.S.A.

Un altro insieme dei campioni appartiene per ragruppare 1 del G-clade, principalmente in Europa e specialmente nel Regno Unito ed in Spagna. I pazienti con questi sforzi hanno una cronologia del viaggio europeo, che conferma questa traccia.

Parecchi altri campioni dal cluster 2 di G-clade provengono da alcune sequenze ancestrali trovate principalmente in America settentrionale e qui anche, la cronologia di viaggio supporta l'origine americana dell'infezione in questi casi. C'erano quattro cluster dei campioni, all'interno del cluster 2 di G-clade, che hanno lo stesso genoma e probabilmente sono stati infettati dalla stessa sorgente.

Albero filogenetico di Nextstrain dei casi locali di SARS-CoV-2 e le sequenze ancestrali più simili nel database di GISAID. Il campione 23 nello S-clade sembra derivato dalle sequenze ancestrali 1 che prevalentemente comprende le sequenze dall
Albero filogenetico di Nextstrain dei casi locali di SARS-CoV-2 e le sequenze ancestrali più simili nel database di GISAID. Il campione 23 nello S-clade sembra derivato dalle sequenze ancestrali 1 che prevalentemente comprende le sequenze dall'America settentrionale (U.S.A.). Campiona 1,10 e 12 nel G-clade 1 sono derivati dalle sequenze ancestrale 68 ed altri che prevalentemente sembrano europei (il Regno Unito, Spagna, Portogallo) in origine. Gli altri 19 campioni nel G-clade 2 è derivato dalle sequenze ancestrale 72 ed altri che sembrano principalmente nordamericani (U.S.A.) in origine.

La proteina di S di SARS-CoV-2 è considerata di limitare l'intervallo ospite ed è egualmente l'antigene immunodominant. L'analisi corrente riuscito a trovare tre mutazioni uniche e nuove nella regione di S, che sono sinonimi e, quindi, per conservare sia virulenza che gli epitopi. Egualmente hanno trovato un altro sito con una variante di senso sbagliato, C25217T, con glicina alla sostituzione della cisteina, ma il suo effetto deve ancora essere capito.

C'erano cinque varianti eterozigotiche, quattro trovati soltanto in un campione ed una compartecipe fra due campioni.

In generale, i ricercatori celebri, “queste correlazioni fra l'origine filogenetica e la cronologia riferita di viaggio indica come il sequenziamento del genoma virale può rintracciare con successo l'origine delle infezioni SARS-CoV-2 in Canada.„ I campioni che hanno mostrato le sequenze identiche potrebbero essere da una sorgente dell'infezione comune o a causa del trasferimento della comunità. L'ultimo è probabile perché questi pazienti non hanno cronologia registrata del viaggio fuori del Canada ma ha avuto contatto a vicenda.

Fatti d'imbarazzo da analisi filogenetica

Ci sono altri campioni con la stessa sequenza ma dove non c'è connessione conosciuta fra le persone. È importante trovare la traccia fra tutti questi pazienti in modo da identificare le vie della trasmissione principali.

Altri puzzle sono egualmente presenti, quali i campioni identici da due pazienti di quale era più presto i cinque giorni positivi. Eppure, l'altro campione ha avuto una cronologia del viaggio degli Stati Uniti e non hanno connessione conosciuta! Ciò può significare che il campione successivo non era dovuto il viaggio degli Stati Uniti dopo tutto.

Implicazioni

Malgrado le limitazioni dello studio, quale la mancanza di dati sui portatori asintomatici e le discrepanze nella raccolta di dati che piombo al viaggio incompleto e contattano i dati storici, rimane la discussione più iniziale sui genoma virali relativi a COVID-19 da questa zona del Canada, compreso molti dei casi più in anticipo là.

Lo studio solleva le domande quanto all'adeguatezza delle spiegazioni tradizionali dell'infezione, quale il contatto con i viaggiatori dai posti non Xeros con un più alto carico dell'infezione, o il auto-viaggio. Mentre questo può essere vero, lo studio suggerisce che il trasferimento della comunità possa già accadere presto nel corso riferito dello scoppio.

Lo studio conclude, “questi risultati dimostrano come l'epidemiologia molecolare e il phylogenetics evolutivo possono aiutare le unità locali di salubrità per tenere la carreggiata le origini ed i vettori della diffusione per le malattie emergenti come SARS-CoV-2. I modi di individuazione tempestiva e della selezione e di alternativa per il tracciato del contatto possono migliorare l'efficacia degli interventi regionali di salute pubblica per impedire le pandemie future.„

Avviso *Important

il bioRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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