Evoluția variantelor de îngrijorare SARS-CoV-2

Într-un studiu recent publicat pe site-ul web al bioRxiv*, cercetătorii au studiat evoluția diferitelor variante îngrijorătoare ale sindromului respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Studiu: Investigarea originilor evolutive ale primelor trei variante de îngrijorare SARS-CoV-2. Credit imagine: Lightspring/Shutterstock

Tapet

S-a raportat că noile variante SARS-CoV-2 diferă de variantele anterioare în ceea ce privește transmiterea îmbunătățită și evaziunea mai robustă a anticorpilor. În timp ce supravegherea genomică a virusului a fost consolidată în mod constant pentru a reduce infecțiile cu boala coronavirus 2019 (COVID-19), nu există suficiente cunoștințe despre evoluția COV-urilor SARS-CoV-2.

Model inter-gazdă de apariție a COV

În studiul de față, cercetătorii au examinat asocierea dintre apariția COV-urilor SARS-CoV-2 și lanțurile persistente de transmitere între indivizi infectați cu COVID-19 acut sau infecții prelungite.

Echipa a definit dimensiunea populației virale efective ca Nși=N/σ2 unde N este numărul de indivizi infecțioși din lume și σ2 este varianța cazurilor secundare sau numărul de descendenți. Fiecare infecție acută detectată a fost tratată ca o generație, în care se presupunea că un virion este responsabil de transmitere. Rata de mutație a virusului a fost definită ca μ pe bază pe generație. În cazul populațiilor de virus mutanți cu un avantaj selectiv față de fundal, s-a constatat că numărul mediu de descendenți crește cu un factor de 1+s.

peisaje de fitness

Echipa a investigat efectele probabile ale peisajului fitness asupra dinamicii virale analizând cele trei peisaje limitative, și anume Peisajele 1, 2 și 3, care acoperă o gamă distinctă de scenarii posibile din punct de vedere biologic. Aceste peisaje sunt caracterizate de fitness între gazde folosind o rată de substituție eficientă. În toate cele trei peisaje evaluate, vârful a fost un fenotip VOC care a prezentat un avantaj de fitness față de varianta sa ancestrală. Echipa a presupus că COV-urile Alpha, Beta și Gamma ale SARS-CoV-2 erau suficient de similare pentru a fi descrise folosind același peisaj și aceeași valoare a lui s, care a fost observată pentru rata creșterii timpurii a transmiterii COV.

Peisaj 1: mutații simple

În acest peisaj, a fost necesară o singură mutație pentru a conferi avantaje de fitness unei variante pe fundalul genetic al liniilor SARS-CoV-2 existente. Echipa a observat că sub niveluri ridicate de supradispersie, Landscape 1 ar putea corespunde timpului lung de așteptare necesar pentru apariția primului COV. Cu toate acestea, astfel de niveluri de supradispersie nu sunt evidențiate de niciunul dintre studiile disponibile efectuate asupra transmiterii SARS-CoV-2. Acest peisaj a produs doar rareori un mediu în evoluție care ar putea reprezenta apariția și distribuția SARS-CoV-2 Alpha, Beta și Gamma COV.

În general, Landscape 1 a prezis timpi similari de așteptare pentru apariția tuturor celor trei COV, ceea ce a fost în contradicție cu dovezile existente. Prin urmare, echipa nu a găsit nicio combinație probabilă de factori care ar putea duce la apariția COV SARS-CoV-2 conform Landscape 1.

Peisajul 2: mutații aditive

Acest peisaj a fost asociat cu căi evolutive care prezintă K>1 mutații majore responsabile de apariția SARS-CoV-2 COV, fiecare K contribuind cu ≈s/K la fitness-ul variantei. Când echipa a presupus că evoluția virală a fost un incident la nivel de populație, s-a observat că pentru o serie de combinații de parametri, acest peisaj necesita până la patru mutații distincte pentru a genera perioade de așteptare. destul de mult. În plus, pentru combinații cu mai mult de patru mutații, liniile VOC nu au arătat apariția niciunei combinații de parametri pentru rata de mutație, coeficientul selectiv și dimensiunea efectivă a populației.

Echipa a remarcat, de asemenea, că fixarea secvențială a mutațiilor virale prezente la nivel de populație a indicat că mutațiile intermediare au fost identificabile cu câteva luni înainte de apariția noilor COV. Și acest lucru era în contradicție cu dovezile existente în lume. Dinamica de fixare secvențială reprezentată de peisaj a generat o asociere filogenetică asemănătoare unei scări între fundalul genetic și populațiile mutante, în care fiecare nouă mutație VOC a atins dominația înainte de a da naștere la noi linii cu noi mutații. . Echipa a observat, de asemenea, că un astfel de scenariu a fost posibil doar pentru SARS-CoV-2 pe perioade mai lungi de evoluție.

Peisajul 3: traversarea platoului de fitness

Ca și Landscape 2, Landscape 3 a reprezentat căi evolutive care implică mutații majore K>1 responsabile pentru producerea de noi COV SARS-CoV-2. Cu toate acestea, în Landscape 3, genotipul COV complet K-mutant a arătat un avantaj selectiv considerabil față de populația de fundal. Echipa a observat că doar traversarea platourilor cu K=2 corespundea perioadei de așteptare asociată cu apariția SARS-CoV-2. Tăvile care necesită mutații K>2 au durat mult mai mult pentru a se încrucișa și majoritatea combinațiilor de parametri au dus la o descendență nulă sau unică.

În general, rezultatele studiului au arătat că perioada de așteptare pentru apariția SARS-CoV-2 COV, precum și dinamica virală existentă și numărul necesar de mutații în liniile anterioare de COV au fost în concordanță cu fenotipul COV care necesită mutații multiple, precum și cu COV. care au evoluat la persoanele cu infecție pe termen lung cu COVID-19.

*Notă importantă

bioRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu sunt revizuite de colegi și, prin urmare, nu ar trebui să fie considerate concludente, să ghideze practica clinică/comportamentul de sănătate sau să fie tratate ca informații stabilite.

Add Comment