Вспышка monkey оспы в нескольких странах: генетическая дивергенция и первые признаки микроэволюции

Жоана Исидро 1 , Витор Борхес 1 , Мигель Пинту 1 , Рита Феррейра 1 , Даниэль Собрал 1 , Александра Нуньес 1 , Жоао Доурадо Сантуш 1 , Вероника Миксан 1 , Даниэла Сантуш 2 , Сильвия Дуарте 2 , Луис Виейра 2 , Мария Хосе Боррего 3 , София Нунсиу 4 , Ана Пелерито 4 , Рита Кордейру 4 , Жоао Паулу Гомеш 1* .

1 Отдел геномики и биоинформатики, Департамент инфекционных заболеваний, Национальный институт здравоохранения им. Дутора Рикардо Хорхе (INSA), Лиссабон, Португалия
2 Отдел технологий и инноваций, Департамент генетики человека, Национальный институт здравоохранения им. Дутора Рикардо Хорхе (INSA), Лиссабон, Португалия
3 Национальная референс-лаборатория инфекций, передающихся половым путем, Департамент инфекционных заболеваний, Национальный институт здравоохранения им. Дутора Рикардо Хорхе (INSA), Лиссабон, Португалия
. Лиссабон, Португалия

контакт: j.paulo.gomes@insa.min-saude.pt

После первого проекта последовательности генома вируса оспы обезьян, связанного с предполагаемой вспышкой в ​​нескольких странах, май 2022 г. (подтвержденный случай в Португалии) 65), теперь мы выпускаем 9 дополнительных последовательностей генома вируса оспы обезьян, вызвавшего вспышку в нескольких странах. Эти последовательности были получены из клинических образцов, собранных у 9 пациентов 15 и 17 мая 2022 года, с помощью высокопроизводительной метагеномики дробовика с использованием технологии Illumina (подробности см.

Быстрая интеграция вновь секвенированных геномов в генетическое разнообразие оспы обезьян, включая последовательность, выпущенную США* (Gigante et al, изолят вируса оспы обезьян MPXV_USA_2022_MA001, полный геном — нуклеотиды — NCBI 58), позволяют сделать следующие основные наблюдения:

• Вспышка в нескольких странах, скорее всего, имеет одно происхождение , при этом все секвенированные вирусы, выпущенные к настоящему времени*, плотно сгруппированы вместе (рис. 1).
• Подтверждение филогенетического положения, раскрытого первым черновиком последовательности Isidro et al., 65: вирус вспышки принадлежит к западноафриканской кладе и наиболее тесно связан с вирусами (на основании имеющихся данных о геноме), связанными с экспортом вируса оспы обезьян из Нигерии в несколько стран в 2018 и 2019 годах, а именно в Великобританию, Израиль и Сингапур ( 1, 2).
• Тем не менее вирус вспышки отличается в среднем на 50 SNP от вирусов 2018-2019 гг. (46 SNP из ближайшей ссылки MPXV_UK_P2, MT903344.1) ( таблица 1_2022-05-23.zip (15,0 КБ)), что намного больше, чем можно было бы ожидать, учитывая расчетную скорость замещения ортопоксвирусов (3).
• Как также упоминал Rambaut ( Обсуждение продолжающегося секвенирования генома MPXV 118), нельзя отбросить гипотезу о том, что дивергентная ветвь является результатом эволюционного скачка (приводящего к гипермутированному вирусу), вызванного редактированием APOBEC3 (4)
• Мы уже обнаружили первые признаки микроэволюции внутри кластера вспышки, а именно появление 7 SNP ( Table 2_2022-05-23.zip ( 10,9 КБ )), ведущих к 3 ветвям-потомкам (рис. 1), включая дополнительный подкластер. (поддерживается 2 SNP), включающими 2 последовательности (PT0005 и PT0008). Примечательно, что эти две последовательности также имеют делецию сдвига рамки считывания длиной 913 п.н. в гене MPXV-UK_P2-010, кодирующем диапазон Ankyrin/Host (Bang-D8L); Белок D7L (аннотация MT903344.1). События потери гена уже наблюдались в контексте эндемичной циркуляции оспы обезьян в Центральной Африке, и предполагается, что они коррелируют с передачей вируса от человека к человеку (5).
• Этот сценарий микроэволюции также предполагает, что секвенирование генома может обеспечить достаточное разрешение для отслеживания распространения вируса в контексте текущей вспышки (что может показаться неправдоподобным для вируса двухцепочечной ДНК).

изображение1542×820 183 КБ

Рисунок 1. Предварительный филогенетический анализ последовательностей вируса оспы обезьян, подчеркивающий разнообразие внутри очага вспышки.

'*' Дополнительный геном ITM_MPX_1_Belgium был предоставлен Selhorst et al (ITM) ( бельгийский случай вируса обезьяньей оспы, связанный со вспышкой в ​​Португалии 20), но в настоящее время не включен в дерево, поскольку последовательность, скорее всего, имеет технические проблемы, которые могут привести к филогенетическому смещению.

Все последовательности из Португалии можно скачать здесь
2022-05-23_Monkeypox_PT_sequences.zip (505,7 КБ). Этот набор данных включает дополнительную версию (v2) первой последовательности (Monkeypox/PT0001/2022) и 9 новых последовательностей (Monkeypox/PT0002/2022-Monkeypox/PT0010/2022).

Краткое описание методов

Чтобы истощить ДНК хозяина, образцы кожного экссудата подвергали обработке ультразвуком и обработке смесью ДНКаз/РНКаз перед экстракцией ДНК с помощью мини-набора QIAamp DNA (протокол для тканей) (Qiagen). После подготовки библиотеки Nextera XT была проведена метагеномика дробовика путем секвенирования парных концов (2x150 п.н.) на аппарате Illumina NextSeq 2000 с общим количеством прочтений около ~40 млн на образец. Пять из девяти образцов также были подвергнуты секвенированию ONT MinION, при этом сгенерированные данные также использовались для курирования последовательностей.

Чтения были истощены человеком и впоследствии сопоставлены с эталоном MPXV_UK_P2 (MT903344.1; также используется в качестве эталона в новейшей сборке Monkeypox nextstrain) 11) с использованием платформы INSaFLU ( https://insaflu.insa.pt/ 12). Последовательности генома были дополнительно проверены на основе сборок de novo и тщательного изучения мутаций. Отправка показаний в ENA продолжается.

1. Молдин М.Р., Макколлум А.М., Наказава Ю.Дж. и соавт. Экспорт вируса обезьяньей оспы с африканского континента . J заразить дис. 2022 г.; 225(8):1367-1376. дои: 10.1093/infdis/jiaa559.
2. Йинка-Огунлейе А., Аруна О., Далхат М. и др. Вспышка оспы обезьян среди людей в Нигерии в 2017–2018 годах: клинико-эпидемиологический отчет . Ланцет Infect Dis 2019; 19:872–9. doi: 10.1016/S1473-3099(19)30294-4.
3. Ферт С, Кухня А, Шапиро Б и др. Использование структурированных по времени данных для оценки скорости эволюции двухцепочечных ДНК-вирусов . Мол Биол Эвол. 2010 г.; 27(9):2038-51. doi: 10.1093/molbev/msq088.
4. Пекори Р., Ди Джорджио С., Пауло Лоренцо Дж., Нина Папавасилиу Ф. Функции и последствия AID/APOBEC-опосредованного дезаминирования ДНК и РНК . Нат Рев Жене. 2022 г.; 7:1–14. doi: 10.1038/s41576-022-00459-8.
5. Kugelman JR, Johnston SC, Mulembakani PM, et al. Геномная изменчивость вируса оспы обезьян среди людей, Демократическая Республика Конго . Эмердж Инфекция Дис. 2014; 20(2):232-9. doi: 10.3201/eid2002.130118.

О чем это говорит, в настоящее время существует смещение пула и секвенирования, поэтому на самом деле еще недостаточно данных, чтобы построить точные молекулярные часы или филогенетическое дерево для текущих линий MPox!

Вопрос в том хорошо ли мы понимаем скорость мутации MPX с точки зрения сравнения. Как мы можем действительно сказать, что это больше, чем ожидалось? То, о чем сообщается, звучит как ожидаемый диапазон (+ мы действительно не знаем функцию этих зарегистрированных мутаций).

Фактически эти «разницы в 50 нт» также можно объяснить отсутствием знаний о разнообразии в резервуаре. Связь была с ранее секвенированными вирусами из Нигерии, но недостаточная выборка в других регионах также может быть причиной.

Поясню о чем идет речь, о так называемом «снип» SNP. Однонуклеотидный полиморфизм (ОНП;  Single Nucleotide Polymorphism, SNP) — отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, G или C) в геноме (или в другой сравниваемой последовательности) представителей одного вида или между гомологичными участками гомологичных хромосом.

Однонуклеотидные полиморфизмы (SNPs) возникают в результате точечных мутаций. Пока неизвестно, были ли они в других кладах. В общем пока рано делать выводы. Наблюдаем.