En un estudio reciente publicado en bioRxiv* server, los investigadores realizaron un estudio genómico de los casos confirmados de Monkeypox virus (MPXV) diagnosticados en España entre el 18 de mayo y el 14 de julio de 2022.

Fondo

En el brote actual, el número de transmisiones diseminadas de MPXV se ha mantenido constantemente bajo y parece transmitirse de persona a persona (PTP) después de la aparición de una erupción predominantemente localizada. Si este último modo es responsable de la transmisión de MPXV, esto también debería reflejarse a nivel genómico. Hasta ahora, todos los estudios genómicos se han centrado en describir la historia evolutiva de MPXV y rastrear su introducción en el virus en los países occidentales.

Estos estudios revelaron que el grupo MPXV 2022 se separó del MPXV 2016-2019 relacionado en un promedio de 50 polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), con ~24 mutaciones no sinónimas, ~18 mutaciones sinónimas y pocas diferencias intergénicas. Atribuyeron el sesgo mutacional principalmente a la acción de las enzimas catalíticas de tipo 3 (APOBEC3) que editan el ARNm de la apolipoproteína B. Además, describieron variaciones genéticas en MPXV, incluida la eliminación de genes inmunomoduladores. Hasta ahora, el huésped ejercía una presión selectiva y la pérdida de los genes de interacción virus-huésped impulsaba la evolución del MPXV.

Los estudios evolutivos retrospectivos han resaltado las estrategias adaptativas únicas de MPXV; sin embargo, estos estudios no pudieron resolver las regiones genómicas con muchas repeticiones, especialmente las regiones de baja complejidad (LCR). Las CRL no se ubican aleatoriamente en el genoma y podrían estar asociadas con cambios adaptativos relacionados con diferencias en la transmisibilidad del MPXV. Tienen diferentes niveles de complejidad, como dinucleótidos, trinucleótidos o repeticiones palindrómicas más complejas. Estudios anteriores han demostrado que los acordeones genómicos son una forma rápida de adaptar los poxvirus durante el paso en serie. Existe una necesidad urgente de estudiar estas características genómicas en el contexto de la adaptación evolutiva de MPXV.

Sobre el estudio

En el estudio actual, los investigadores evaluaron los efectos de las LCR, incluidas todas las repeticiones cortas en tándem (STR) y los homopolímeros, en las modificaciones del genoma de MPXV. Compararon la distribución de CRL entre diferentes grupos funcionales principales en el genoma MPXV. Además, los investigadores evaluaron los niveles de variaciones dentro del huésped y entre huéspedes en el LCR.

El equipo obtuvo por primera vez un genoma de alta calidad a partir de líquido vesicular no expulsado de un caso de MPXV en España. A continuación, utilizaron la reacción en cadena de la polimerasa anidada (PCR) clásica MPXV validada dirigida al gen del receptor de transferrina (TFN) para confirmar la presencia de MPXV en hisopos de lesiones cutáneas. Luego combinaron tres tecnologías de secuenciación, NovaSeq, MiSeq y secuenciación de nanoporos, para leer el genoma completo.

Resultados del estudio

Solo dos muestras genómicas, 353R y 349R, produjeron lecturas virales de alta calidad para la comparación de frecuencias de alelos en la mayoría de las áreas de LCR. Mientras que LCR8 y LCR9 no mostraron variación, LCR7 y LCR10/11 mostraron una variación considerable dentro del huésped y diferencias en el alelo predominante entre las muestras. Con base en la heterocigosidad de todo el genoma, la magnitud y la escala de variación fueron significativamente mayores en LCR que en SNP, y lo mismo ocurrió dentro del huésped.

Cuatro muestras pertenecían a B.1.1, definida por una mutación de aminoácido en OPG094 R194H. Identificaron una muestra como B.1.3, definida por la mutación del aminoácido R84K correspondiente a la posición G190,660A y las muestras restantes pertenecían a B1- Clade IIb. Entre el clado IIb, las cepas B1 tenían consistentemente 16 repeticiones. La cepa A.1 era polimórfica, las cepas A.2 tenían 23, 25 y 26 repeticiones, mientras que las cepas más antiguas del linaje A tenían 32, 43, 53 y 71 repeticiones. Aunque los investigadores detectaron grupos adicionales entre los aislamientos españoles definidos por algunos cambios de SNP; sin embargo, identificaron un vínculo epidemiológico en un solo caso.

Dado que los resultados del estudio actual mostraron una relación limitada entre los cambios de SNP y la epidemiología del virus, es probable que se produzca un posible efecto de convergencia para esta clase de virus, lo que exige un cambio de orientación en sus estudios de epidemiología genómica. Los investigadores identificaron 21 LCR, 13 STR y ocho homopolímeros. La comparación del grado de diversidad entre las 21 CRL identificadas con variabilidad de SNP mostró ocho áreas de CRL (1/4, 2, 3, 5, 6, 7, 10/11, 21) con signos claros de intrahospedador e intermuestra. .

Se co-localizaron cinco LCR en dos áreas del genoma de MPXV, con los LCR 5, 6 y 7 en el núcleo del genoma de MPXV. Los LCR 3 y 21 estaban ubicados en la zona inmunomoduladora y los otros tres LCR estaban dentro de la supuesta región traducida de los genes MPXV OPG153 (A26L), OPG204 (B16R) y OPG208 (B19R). Los cambios en el número de repeticiones observados en LCR3 y LCR21 siguieron el mismo patrón al extender la región N-terminal de un marco de lectura abierto (ORF) inmunomodulador. Dado el tramo repetitivo inusualmente largo de LCR3, el clado IIb MPXV podría requerir grandes cantidades de tirosina:ácido ribonucleico traduccional (ARNt) para traducir el gen OPG208. Este es quizás otro método potencial empleado por las repeticiones virales en tándem para adaptarse a un nuevo entorno a través de la modulación de la expresión ORF.

Los investigadores notaron que los cambios asociados con LCR21/OPG204 fueron sutiles. No observaron cambios en el número de repeticiones sino en las mutaciones. Por lo tanto, la mayoría de los virus Clade IIb exhibieron varios comienzos alternativos seguidos por un aminoácido lisina, siempre codificado por el codón más raro. La región de variabilidad más intrigante observada en el ORF involucró al gen OPG153, que es un factor importante en la transmisión y virulencia de OPXV. Por ejemplo, es el gen central que más se ha «perdido» durante la evolución del poxvirus. La región de repetición LCR7, ubicada en el dominio central de OPG153, codifica una región no estructurada de ácido poliaspártico (poli-D), que se conserva entre los OPXV; sin embargo, su longitud es muy variable. Curiosamente, las cepas MPXV del clado IIa tienen una poli-D extendida de 21 aminoácidos.

conclusión

Los hallazgos del estudio ampliaron el concepto de los acordeones del genoma en la evolución de MPXV. El estudio demostró que las CRL del genoma, que actualmente no se resuelven durante los estudios genómicos, podrían ser cruciales para hacer frente a los cambios en el rango de huéspedes o la virulencia y contener información importante sobre la transmisión. Por lo tanto, existe la necesidad de establecer un nuevo enfoque estandarizado para generar y analizar datos de secuenciación que priorice estas regiones. Se necesitan urgentemente más estudios funcionales para completar este estudio genómico comparativo.

*Aviso Importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica/comportamientos relacionados con la salud ni tratarse como información establecida.