El antepasado de la cepa de Wuhan del SARS-CoV-2 circulaba a finales de octubre de 2019


El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) se informó por primera vez en un caso de Wuhan, China, en diciembre de 2021, y posteriormente se convirtió en la causa de la pandemia de la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) que está asolando el mundo. hoy. Un nuevo estudio en la revista Biología molecular y evolución rastrea sus variantes en todo el mundo desde el inicio de la pandemia.

La secuenciación genómica se ha realizado utilizando cientos de miles de muestras genómicas virales. Los investigadores utilizaron la mejor de estas secuencias para revelar cómo el virus ha mutado y cambiado en diferentes períodos y regiones de la pandemia.

Estudio: Un retrato evolutivo del progenitor SARS-CoV-2 y sus ramificaciones dominantes en la pandemia de COVID-19.  Haber de imagen: vchal / Shutterstock

Usando un nuevo enfoque

Los métodos convencionales no han producido un historial confiable de la aparición de este virus por varias razones. Estos incluyen los numerosos errores de secuenciación generalizados en las secuencias disponibles, el pequeño grado de divergencia de secuencia y el hecho de que hay pocos sitios que ayuden a comprender el descenso del virus.

Especialmente notable es el hecho de que todos los genomas tempranos conocidos de SARS-CoV-2 de humanos (hasta enero de 2020) varían en menos de 30 bases. Por el contrario, los no humanos más estrechamente relacionados coronavirus difieren en más de mil bases.

La importancia de esto es que “Sin una raíz confiable del SARSCoV2 filogenia, la secuencia del ancestro más reciente no puede reconstruirse con precisión y no es posible evaluar la diversidad genética del SRASCoV2 que existía en el momento de su primer brote. “

Además, la distancia de las muestras de Wuhan al progenitor seguirá siendo desconocida, al igual que la dirección y el orden de las primeras mutaciones que dieron lugar a las diversas cepas y linajes de SARS-CoV-2.

Utilizaron métodos computacionales diseñados originalmente para encontrar cómo ocurrían las mutaciones dentro de las células tumorales en un solo paciente. El enfoque utilizado se denomina enfoque de orden de mutación (MOA) y puede proporcionar una imagen directa de las variantes y mutaciones ancestrales en orden de tiempo.

¿Cuáles fueron los hallazgos?

Se empleó MOA en dos conjuntos de genomas del SARS ‐ CoV ‐ 2, que comprendían casi 30.000 y 68.000 genomas, respectivamente, en dos días con tres meses de diferencia. Al rastrear el rastro mutacional, inferido del segundo conjunto de genomas, pudieron comprender cómo el virus está experimentando cambios en diferentes regiones y en diferentes momentos. Pudieron rastrear hasta el ancestro común más reciente (MRCA) del SARS-CoV-2.

Ancestro común

Este genoma viral progenitor tiene tres bases que se diferencian de las cepas de Wuhan. Los investigadores creen que tanto el genoma de Wuhan como otros de los primeros genomas muestreados eran en realidad variantes del coronavirus progenitor (CoV), que divergían en los linajes ν y α.

Diversidad preexistente al primer caso

La cepa de Wuhan experimentó tres mutaciones consecutivas, α1, α2 y α3, pero estas no se encuentran en los CoV estrechamente relacionados, todos los cuales tienen la misma base en estas tres posiciones. Las variantes ν del progenitor CoV no muestran las otras 47 variantes en estas posiciones, por lo que es poco probable que sean el linaje ancestral del virus Wuhan-1 u otras muestras tempranas. El primer mutante ν se detectó casi dos meses después de la cepa Wuhan-1.

Hubo múltiples apariciones del progenitor CoV, tanto en China como en los EE. UU., A partir de enero de 2020. Se encontraron muestras de CoV progenitoras sinónimas en muchas otras muestras recolectadas dentro de las dos semanas de la cepa Wuhan-1.

Si bien estos eran en su mayoría chinos y asiáticos (casi 90/130), se encontraron en todos los continentes muestreados y persistieron hasta abril de 2020 en Europa.

Estos hallazgos sugieren que el progenitor CoV ya se estaba extendiendo ampliamente antes y después de los primeros informes oficiales sobre la aparición de un nuevo coronavirus en China. En otras palabras, es poco probable que la cepa Wuhan-1 sea el ancestro original del SARS-CoV-2 del que se derivan todas las cepas que circulan actualmente.

Esto contrasta con estudios anteriores, probablemente porque este análisis utiliza más muestras de una base de datos global y, por lo tanto, identifica el linaje ν muy temprano, que sin embargo no es el MRCA. Se cree que este último ha precedido a la variante de Wuhan por 6-8 semanas, es decir, a fines de octubre de 2019.

De hecho, los científicos italianos encontraron una proteína de pico fragmento de SARS-CoV-2 en Italia a principios de diciembre, que se parecía exactamente al genoma de Wuhan-1.

El análisis del segundo conjunto de genomas mostró el mismo patrón que conduce a las mismas conclusiones. Se identificaron dos nuevas mutaciones pertenecientes a los grupos ζ y η desde mediados de marzo de 2020.

Las huellas dactilares genómicas virales permiten el seguimiento a lo largo del tiempo y la región.

La historia mutacional condujo a una colección de huellas genéticas que se extienden desde el progenitor CoV hasta la cepa actual. Cada uno lleva el nombre de las principales variantes incluidas.

Tanto este genoma progenitor como sus ramas han dado lugar desde entonces a una serie de linajes o cepas, algunas de las cuales (p. Ej., D614G) han ascendido rápidamente a la dominancia global o regional en muy poco tiempo.

Todas las cepas de América del Norte han pertenecido al mismo linaje durante la mayor parte del período pandémico. Estos eran principalmente αβ junto con su mutante (αβγδ), que se ha mantenido dominante desde abril de 2020.

Gráfico de historial mutacional de SARS-CoV-2 del conjunto de datos de 29KG.  Las flechas gruesas marcan la ruta de las variantes generalizadas (frecuencia, vf = 3%) y las flechas delgadas muestran las rutas que conducen a otras mutaciones comunes (3%> vf> 1%).  Los tamaños de los gráficos circulares son proporcionales a las frecuencias de las variantes en el conjunto de datos de 29 KG, y los gráficos circulares se muestran para las variantes con vf> 3% y el color del pastel se basa en el mundo.” height=”1184″ src=”https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/5/Capture_Liji_genomics_-_1200_width.jpg” srcset=”https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/ts/20210507114519/ri/1006/picture/2021/5/Capture_Liji_genomics_-_1200_width.jpg 1006w, https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/ts/20210507114519/ri/950/picture/2021/5/Capture_Liji_genomics_-_1200_width.jpg 950w, https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/ts/20210507114519/ri/750/picture/2021/5/Capture_Liji_genomics_-_1200_width.jpg 750w, https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/ts/20210507114519/ri/550/picture/2021/5/Capture_Liji_genomics_-_1200_width.jpg 550w, https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/ts/20210507114519/ri/450/picture/2021/5/Capture_Liji_genomics_-_1200_width.jpg 450w” sizes=”(min-width: 1200px) 673px, (min-width: 1090px) 667px, (min-width: 992px) calc(66.6vw – 60px), (min-width: 480px) calc(100vw – 40px), calc(100vw – 30px)” title=”Gráfico de historial mutacional de SARS-CoV-2 del conjunto de datos de 29KG.  Las flechas gruesas marcan la ruta de las variantes generalizadas (frecuencia, vf = 3%) y las flechas delgadas muestran las rutas que conducen a otras mutaciones comunes (3%> vf> 1%).  Los tamaños de los gráficos circulares son proporcionales a las frecuencias de las variantes en el conjunto de datos de 29 KG, y los gráficos circulares se muestran para las variantes con vf> 3% y el color del pastel se basa en el mundo.” width=”1006″/></p>
<p><span style=Gráfico de historial mutacional de SARS-CoV-2 del conjunto de datos de 29KG. Las flechas gruesas marcan la ruta de las variantes generalizadas (frecuencia, vf = 3%) y las flechas delgadas muestran las rutas que conducen a otras mutaciones comunes (3%> vf> 1%). Los tamaños de los gráficos circulares son proporcionales a las frecuencias de las variantes en el conjunto de datos de 29 KG, y los gráficos circulares se muestran para las variantes con vf> 3% y el color del pastel se basa en la región del mundo donde se observó por primera vez esa mutación. Se utiliza un círculo para todas las demás variantes, con el color relleno correspondiente a la región de muestreo más antigua. El índice de co-ocurrencia (COI, fuente negra) y el nivel de confianza de arranque (BCL, fuente azul) de cada mutación y su mutación predecesora se muestran junto a la flecha que las conecta. Los valores de BCL subrayados marcan pares de variantes para los cuales se estimaron BCL para grupos de variantes (consulte Materiales y métodos) debido a la naturaleza episódica de la acumulación de variantes dentro de los grupos que resulta en BCL más bajos (<80%; flechas discontinuas). Los cambios de base (n.) Se muestran para mutaciones sinónimas, y los cambios de aminoácidos (p.) Se muestran para mutaciones no sinónimas junto con los nombres de genes / proteínas.

En Asia y Europa, la tasa de cambio en las cepas dominantes es alta, convergiendo a αβε de julio a agosto de 2020, y luego a αβεη. Estos luego cambiaron a αβζ, comenzando a las tres semanas de las primeras muestras de variantes ε. Muchas cepas continúan circulando con altas frecuencias tanto en Asia como en América del Norte.

La variante sudafricana tiene la huella genética αβγδ, y la variante del Reino Unido, la huella genética αβε. Ambos tienen la mutación de pico N501Y y ambos muestran propiedades idénticas de mayor infecciosidad. En el momento del estudio, la huella dactilar αβζ era dominante, mientras que hoy, probablemente, la variante del Reino Unido se ha hecho cargo.

Cuales son las conclusiones?

Los investigadores han identificado el MRCA para las variantes del SARS-CoV-2 que circulan hoy, que probablemente no sea el virus Wuhan-1 sino su progenitor. Esto implica “que ninguno de los primeros pacientes representa el caso índice o dio lugar a todas las infecciones humanas. “

El enfoque de MOA utilizado aquí produjo el genoma de CoV progenitor, que da un árbol filogenético mejor enraizado, orden mutacional y mutaciones divergentes en secuencias genómicas. El enfoque será relevante para cualquier brote patógeno de este tipo, incluso con muestras más grandes que, de hecho, pueden producir resultados más precisos.

Su aplicación continua al SARSCoV2 genomas y otros brotes de patógenos producirán sus genomas ancestrales y su dinámica espacio-temporal, mejorando nuestra comprensión de la evolución pasada, actual y futura de patógenos y enfermedades asociadas.. “

Los investigadores han creado un panel que se actualizará constantemente con las mutaciones emergentes y reflejará las tendencias de propagación viral a lo largo del tiempo y por región. Además, se proporciona una herramienta sencilla para clasificar cualquier genoma dado por mutaciones clave (http://sars2evo.datamonkey.org/).

.



Source link