تجزیه و تحلیل متاژنومی DNA نمونه های بالینی از افراد آلوده به ویروس آبله میمون


در مطالعه اخیر ارسال شده به bioRxiv* سرور، محققان توالی‌های ژنومی ویروس آبله میمون (MPXV) را که از 18 بیمار مبتلا به عفونت MPXV بین ژوئن تا ژوئیه 2022 به دست آمده بود، تجزیه و تحلیل کردند.

مطالعه: توالی‌یابی ویروس آبله میمون از بیماران آلوده، ژنوم‌های ویروسی را با ویرایش APOBEC3-مانند، غیرفعال‌سازی ژن و عوامل باکتریایی سوپرعفونی پوست نشان می‌دهد.  اعتبار تصویر: Kateryna Kon/Shutterstock
مطالعه: توالی‌یابی ویروس آبله میمون از بیماران آلوده، ژنوم‌های ویروسی را با ویرایش APOBEC3-مانند، غیرفعال‌سازی ژن و عوامل باکتریایی سوپرعفونی پوست نشان می‌دهد. اعتبار تصویر: Kateryna Kon/Shutterstock

زمینه

MPXV دارای ژنوم اسید دئوکسی ریبونوکلئیک دو رشته ای (DNA) است و متعلق به Poxviridae خانواده و جنس ویروس ارتوپاکس ویروس. سازمان بهداشت جهانی (WHO) سه گروه ویروسی را به نام‌های یک تا سه ویروس شامل منشاء شیوع 2017-2018 (نیجریه) و کسانی که در شیوع چند کشوری کنونی در سال 2022 دخیل هستند، شناسایی کرده است.

تا سال 2022، تمام عفونت های انسانی MPXV وارد شده از جنوب صحرای آفریقا در کشورهای غیر بومی به صورت پراکنده رخ داده است. مطالعات فیلوژنتیک قبلی بر اساس ژنوم MPXV منتشر شده در پرتغال و فرانسه در سال 2022 نشان داد که این ویروس ها متعلق به کلاس III هستند و احتمالا منشاء واحدی دارند. همچنین، ویژگی های اپیدمیولوژیک و بالینی اپیدمی فعلی نشان می دهد که از راه جنسی منتقل می شود.

علاوه بر این، این ویروس‌ها دودمانی به نام B.1 را تشکیل می‌دهند که بین نوامبر 2021 و مه 2022 در اروپا پدیدار شدند. دودمان B.1 تقریباً 50 جایگزین نوکلئوتیدی، تقریباً 10 برابر بیشتر از حد انتظار، از دودمان A.1 اجدادی خود جدا شده بود.

در مورد مطالعه

در مطالعه حاضر، محققان از نسل بعدی فناوری‌های توالی‌یابی ژنوم Illumina و Nanopore (NGS) برای انجام تحلیل‌های متاژنومی DNA نمونه‌های بالینی افراد آلوده به MPXV استفاده کردند. آنها ژنوم MPXV را از ضایعات پوستی ناحیه تناسلی و سواب رکتوم 18 بیمار آلوده به MPXV به دست آوردند.

محققان NGS را برای نمونه های بالینی با مقدار آستانه چرخه (Cتی) واکنش زنجیره ای پلیمراز رونوشت معکوس کمی (qRT-PCR) ≤25. در مرحله بعد، آنها به تجزیه و تحلیل متاژنومیک همه اجراهای NGS پرداختند. علاوه بر این، آنها نگاشتهای خام NGS را در برابر ژنوم MPXV GenBank Accession No. ON563414.3، یک ژنوم 197205 جفت پایه MPXV که از یک نمونه بیمار در ماساچوست، ایالات متحده، در می 2022 بازیابی شد. ابزار Nextclade v1.6.0 از این نمونه های ژنوم به عنوان ژنوم مرجع B.1 استفاده می کند.

برای آنالیزهای فیلوژنتیکی، تیم ژنوم MPXV را که در ابتکار عمل جهانی برای به اشتراک گذاری همه پایگاه داده آنفولانزا (GISAID) تا 22 اوت 2022 سپرده شده بود، بازیابی کردند. آنها جهش های مشترک با جهش های به دست آمده در مطالعه حاضر را شناسایی کردند. ژنوم GenBank با شماره های 412 NC_063383 و ON563414 به ریشه درخت فیلوژنتیک اضافه شد. آژانس ملی ایمنی داروها و محصولات بهداشتی (ANSM) مجوز NGS ژنوم MPXV را صادر کرد.

یافته های مطالعه

محققان 307 بیمار را از نظر وجود MPXV با استفاده از qPCR بلادرنگ بین ماه می تا جولای 2022 با استفاده از ضایعات پوستی و نمونه‌های مدفوع و نازوفارنکس آزمایش کردند. به طور خاص، آنها 11 نمونه از ضایعات پوستی، شامل 5 نمونه روی آلت تناسلی، 6 نمونه از رکتوم و یک نمونه از نازوفارنکس به دست آوردند.

میانگین تعداد قرائت‌های NSG خام در ژنوم GenBank Accession No. ON563414.3 44615 در هر نمونه بود، با میانگین عمق توالی یابی و میانگین پوشش ژنوم به ترتیب 41±48 خوانده و 98.0±2.8 درصد بود. این تیم مشاهده کردند که تمام 18 ژنوم MPXV به دست آمده در مطالعه حاضر به دودمان B.1 از کلاد III در طبقه بندی WHO تعلق داشتند و دو ژنوم متعلق به زیردین B.1.1 بودند. نسبت به ژنوم MPXV مرجع ON563414.3، شش ژن از 18 ژنوم از نظر ژنتیکی یکسان بودند، در حالی که 12 ژن دارای حداقل یک جهش بودند و میانگین هویت نوکلئوتیدی بین این ژنوم ها 0.2±99.8 درصد در هر محاسبات مقایسه زوجی بود. این 18 ژنوم دارای میانگین 2.2±3.3 جهش نسبت به ON563414.3 بودند.

از مجموع 36 جهش مختلف موجود در حداقل یکی از 18 ژنوم، 22 جهش غیر مترادف و 14 جهش مترادف بودند. 22 جهش غیر مترادف در داخل 20 ژن پراکنده در طول ژنوم MPXV قرار گرفتند. این 20 ژن رمزگذاری شده اند –

i) دو زیر واحد پلیمراز اسید ریبونوکلئیک (RNA).

ii) دو زیر واحد عامل رونویسی اولیه و یک فاکتور رونویسی میانی و یک عامل رونویسی متأخر.

iii) یک پروتئین شبه فسفولیپاز D. و

iv) چهار پروتئین حاوی تکرار آنکیرین.

به عبارت دیگر، این جهش‌های غیر مترادف منجر به تغییرات اسید آمینه در پروتئین‌های ویروسی شد که برای تکثیر و مورفوژنز ویریون و برهمکنش‌های ویروس-میزبان بسیار مهم است. مطالعات آتی باید تأثیر این جهش‌ها را بر عملکرد این پروتئین‌ها و چرخه تکثیر MPXV بیشتر بررسی کنند.

مشاهدات کلیدی دیگر نرخ جهش بیشتر از حد انتظار بر اساس ارزیابی قبلی برای orthopoxviruses بود که نشان می‌داد MPXV ممکن است تکامل خود را تسریع کند. به گفته نویسندگان، تعداد بیشتری جهش بین 66 و 73 اسید آمینه در ژنوم MPXV در مقایسه با ژنوم NC_063383.1 به دست آمده از 304 نمونه انسانی جمع آوری شده در نیجریه در آگوست 2018 می تواند به دلیل عمل ویرایش mRNA آپولیپوپروتئین B باشد. خانواده پلی پپتید مانند کاتالیزوری آنزیمی (APOBEC3).

به طرز جالبی، محققان همچنین توالی های شناسایی NGS را شناسایی کردند S. aureus و S. pyogenes در اکثر نمونه های بالینی ویروس MPX مثبت از ضایعات پوستی. این دو باکتری باعث سوپر عفونت در موارد MPXV می شوند. با این حال، اطلاعات بیشتری برای تعیین شیوع این دو باکتری در ارتباط با ضایعات ویروس MPX مورد نیاز است.

WHO فقط نظارت بر ضایعات پوستی را برای سوپر عفونت مرتبط با سلولیت یا آبسه توصیه می کند. همچنین، آنها درمان سوپر عفونت با آنتی بیوتیک های فعال در برابر حساس به متی سیلین را توصیه می کنند S. aureus و S. pyogenes. به طور مشابه، مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری های ایالات متحده (CDC) درمان آنتی بیوتیکی را برای افرادی که دارای عفونت های باکتریایی پوستی ثانویه هستند توصیه می کند. با این وجود، در شیوع MPXV 2022، سوپرعفونت های باکتریایی در ضایعات پوستی باعث بروز عوارض قابل توجهی شده است. بنابراین، نظارت دقیق برای تجویز سریع آنتی بیوتیک ها در چنین مواردی ضروری است.

نتیجه گیری

این مطالعه نیاز به نظارت دقیق بر چندین جنبه از تکامل ژنتیکی و الگوهای جهشی کلادهای MPXV را که با شیوع سال 2022 در کشورهای غیر بومی ظاهر شده و در سطح جهانی گسترش یافته است، برجسته می کند. به عنوان مثال، مطالعات باید نقش تلفات ژن را در قابلیت انتقال و تکثیر MPXV و آنزیم های APOBEC3 در افزایش نرخ جهش مشاهده شده در ژنوم های MPXV بررسی کنند.

قابل توجه، بیان و فعالیت دآمیناز آنزیم های APOBEC3 در طول عفونت ها و سرطان های مختلف تغییر می کند. مهمتر از همه، نیاز به شناسایی عوامل باکتریایی سوپر عفونت های پوستی در کنار توالی یابی و تعیین خصوصیات ژنوم های MPXV وجود دارد.

*تذکر مهم

bioRxiv گزارش‌های علمی مقدماتی را منتشر می‌کند که توسط همتایان بررسی نمی‌شوند و بنابراین، نباید به‌عنوان نتیجه‌گیری، راهنمای عمل بالینی/رفتار مرتبط با سلامتی در نظر گرفته شوند یا به عنوان اطلاعات ثابت در نظر گرفته شوند.



منبع