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Genómica usada para seguir a origem de SARS-CoV-2 em Canadá

Um estudo novo publicado em junho de 2020 no bioRxiv* do server da pré-impressão discute o uso da análise filogenética seguir a origem do coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), e sua propagação e então dentro de Canadá. Os resultados do estudo podem ajudar a aperfeiçoar políticas sanitárias públicas no caso das manifestações futuras.

O Coronaviruses

Durante as últimas duas décadas, houve três coronaviruses novos que têm causado as manifestações humanas - a Síndrome Respiratória Aguda Grave Coronavirus (SARS-CoV) em 2002, síndrome respiratória de Médio Oriente (MERS-CoV) em 2012, e SARS-CoV-2 em 2019. Estas são infecções zoonotic, provavelmente originando dos bastões e da propagação aos seres humanos, talvez após a passagem através de um outro anfitrião vertebrado.

SARS-CoV-2 é uma partícula esférica com um genoma único-encalhado do RNA, que tenha diversas regiões - os genes que codificam o replicase ORF1ab, ponto (s), envelope (e), membrana (M) e nucleocapsid (N) proteínas, respectivamente, do 5' extremidade. A proteína de S facilita a entrada viral ligando ao receptor do anfitrião, a enzima obrigatória 2 do angiotensin (ACE2), e tem a variabilidade a mais alta entre a seqüência genética, e é comum a SARS-CoV-2 e a SARS-CoV. Ainda, o anterior tem uma afinidade muito mais alta para ligar ao receptor, aproximadamente 10-20 cronometra maior.

Vírus SARS-CoV-2 que ligam aos receptors ACE-2 em uma pilha humana, a fase inicial COVID-19 da infecção, 3D ilustração conceptual K por Kateryna Kon
Vírus SARS-CoV-2 que ligam aos receptors ACE-2 em uma pilha humana, a fase inicial da infecção COVID-19. Crédito de imagem: Kateryna Kon/Shutterstock

Abundância de dados Genomic em SARS-CoV-2

Actualmente, há muitas seqüências publicadas do genoma nas várias bases de dados publicadas - quase 54.000 em GISAID, aproximadamente 24.000 em NCBI, e quase 8.000 em ViPR. Três clades principais do vírus são observados que mostram a distribuição do não-uniforme sobre regiões geográficas diferentes, provavelmente devido às mutações do fundador. A maioria de isolados asiáticos são do superclade mim, quando os isolados dos E.U. estiverem na maior parte no superclade II. A maioria de europeu e da costa leste dos E.U. isolados estão no superclade III.

Entre os isolados do superclade III são muitos com uma mutação característica de A23403G, que seja considerada à aptidão viral confer aumentada, talvez desde que se está tornando ràpida predominante sobre outras tensões todas em todo o mundo. É igualmente parte de um resumo antigénico que induza a produção do anticorpo ao vírus SARS-CoV mais adiantado. Isto pode causar o escape do anticorpo e assim permitir o reinfection naqueles que recuperaram de COVID-19.

O estudo: Análise filogenética do vírus em Ontário oriental

O estudo actual usou 25 arranjou em seqüência genomas virais dos casos os mais adiantados em Ontário, Canadá, para recrear a descida filogenética de SARS-CoV-2. Todas as amostras eram dos casos os mais adiantados nesta região, e conseqüentemente a fonte de infecção era provavelmente dos contactos curso-relacionados, directamente ou indirectamente.

Todos os genomas eram dos vírus isolados dos cotonetes nasopharyngeal, e a análise do genoma foi executada baseou em duas suposições principais. Primeiramente, supor que as seqüências idênticas eram da mesma tensão ancestral, um pouco do que evoluindo independente. Em segundo lugar, as mutações novas foram supor para elevarar a uma taxa de aproximadamente 1 par baixo cada 7-21 dias, como observado com a taxa média de aproximadamente 24 substituições do bp pelo ano na análise do Nexstrain do GISAID.

Os genomas individuais foram perguntados contra um grupo de referência local de aproximadamente 25.000 genomas recuperados da base de dados de GISAID. Retiveram aqueles genomas, que eram notàvel similares, com duas ou menos más combinações, assim reduzindo abaixo do número a aproximadamente 1.200. Quando os genomas idênticos dos assuntos diferentes foram combinados, o número final veio para baixo a 72 seqüências originais.

A seqüência da raiz foi adicionada, usando uma seqüência de Wuhan. A análise mostrou que 59/72 das seqüências tiveram a mesma ascendência comum, com não mais do que um par ácidos aminados substituídos ou outros resíduos. Remover estes grupos diferentes permitiu que os pesquisadores vissem somente os genomas dos pacientes e das seqüências ancestrais valiosas.

Três Clades principal, origens diferentes

O estudo mostrou que 25/45 das variações encontradas em todos os genomas eram sob a forma das substituições do cysteine ao thymine, e então guanina ao thymine em 7 variações. Todas as variações compartilhadas estaram presente em ambos os alelos. Os pesquisadores encontraram que havia dois grandes clades, dois com quatro mutações no clade de S (C8782T e T28144C) e 23 (C241T, C3037T, C14408T, e A23403G) com quatro mutações no clade de G. O último tem conjuntos menores.

A análise filogenética dos genomas locais foi combinada então com as seqüências da referência, que mostraram os 13 genomas ancestrais que são a base das origens e da propagação destes genomas canadenses. Isto inclui o genoma ancestral visto com referência 1, e visto agora quase somente em America do Norte, na maior parte nos EUA.

Um outro grupo de amostras pertence para aglomerar 1 do G-clade, na maior parte em Europa, e particularmente no Reino Unido e na Espanha. Os pacientes com estas tensões têm uma história do curso europeu, que confirma esta fuga.

Diversas outras amostras do conjunto 2 de G-clade são de algumas seqüências ancestrais encontradas na maior parte em America do Norte, e aqui também, a história do curso apoia a origem americana da infecção nesses casos. Havia quatro conjuntos de amostras, dentro do conjunto 2 de G-clade, que têm o mesmo genoma, e foi contaminado provavelmente da mesma fonte.

Árvore filogenética de Nextstrain de casos locais de SARS-CoV-2 e as seqüências ancestrais as mais similares na base de dados de GISAID. A amostra 23 no S-clade parece derivada das seqüências ancestrais 1 que inclui predominantemente seqüências de America do Norte (EUA). Prova 1,10, e 12 no G-clade 1 são derivados da seqüência ancestral 68 e outro que parecem predominantemente europeus (Reino Unido, Espanha, Portugal) na origem. Outras 19 amostras no G-clade 2 são derivadas da seqüência ancestral 72 e outro que parecem predominante norte-americanos (EUA) na origem.
Árvore filogenética de Nextstrain de casos locais de SARS-CoV-2 e as seqüências ancestrais as mais similares na base de dados de GISAID. A amostra 23 no S-clade parece derivada das seqüências ancestrais 1 que inclui predominantemente seqüências de America do Norte (EUA). Prova 1,10, e 12 no G-clade 1 são derivados da seqüência ancestral 68 e outro que parecem predominantemente europeus (Reino Unido, Espanha, Portugal) na origem. Outras 19 amostras no G-clade 2 são derivadas da seqüência ancestral 72 e outro que parecem predominante norte-americanos (EUA) na origem.

A proteína de S de SARS-CoV-2 é considerada limitar a escala do anfitrião e é igualmente o antígeno immunodominant. A análise actual sucedido em encontrar três mutações originais e novas na região de S, que são sinónimos e, conseqüentemente, para conservar a virulência e os resumos. Igualmente encontraram um outro local com uma variação missense, C25217T, com glicina à substituição do cysteine, mas seu efeito deve ser compreendida ainda.

Havia cinco variações heterozygous, quatro encontrados somente em uma amostra, e uma compartilhada entre duas amostras.

Total, os pesquisadores notáveis, “estas correlações entre a origem filogenética e a história relatada do curso indicam como arranjar em seqüência viral do genoma pode com sucesso seguir a origem das infecções SARS-CoV-2 em Canadá.” As amostras que mostraram seqüências idênticas puderam ter sido de uma fonte de infecção comum ou devido a transferência da comunidade. O último é provável porque estes pacientes não têm nenhuma história gravada do curso fora de Canadá mas teve o contacto um com o otro.

Factos de confusão da análise filogenética

Há outras amostras com a mesma seqüência mas onde não há nenhuma conexão conhecida entre os indivíduos. É importante encontrar o traço entre todos estes pacientes para identificar as rotas de transmissão principais.

Outros enigmas estão igualmente actuais, como amostras idênticas de dois pacientes de que um era cinco dias positivos mais cedo. Ainda, a outra amostra teve uma história do curso dos E.U., e não têm nenhuma conexão conhecida! Isto pode significar que a amostra mais atrasada não era devido ao curso dos E.U. afinal.

Implicações

Apesar das limitações do estudo, tais como a falta dos dados em portadores assintomáticos, e das discrepâncias no levantamento de dados que conduzem ao curso incompleto e contactam histórias, permanece o exame o mais adiantado dos genomas virais relativos a COVID-19 desta parte de Canadá, incluindo muitos dos casos os mais adiantados lá.

O estudo levanta perguntas a respeito da suficiência das explicações tradicionais da infecção, tais como o contacto com os viajantes dos lugares estrangeiros com uma carga mais alta da infecção, ou auto-curso. Quando isto puder ser verdadeiro, o estudo sugere que transferência da comunidade possa já ter ocorrido cedo no curso relatado da manifestação.

O estudo conclui, “estes resultados demonstram como a epidemiologia molecular e o phylogenetics evolucionário podem ajudar unidades locais da saúde a seguir origens e vectores da propagação para doenças emergentes como SARS-CoV-2. Os modos de uma detecção mais adiantada e de uma selecção e de uma alternativa para o traçado do contacto podem melhorar a eficácia de intervenções regionais da saúde pública para impedir as pandemias futuras.”

Observação *Important

o bioRxiv publica os relatórios científicos preliminares que par-não são revistos e, não devem conseqüentemente ser considerados como conclusivos, guia a prática clínica/comportamento saúde-relacionado, ou tratado como a informação estabelecida.

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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