Wiele gatunków zwierząt może być nosicielami nowych koronawirusów

Jak przewiduje nowe badanie, setki gatunków ssaków mogą służyć jako inkubatory koronawirusów, aby mieszać się i dopasowywać ze sobą, potencjalnie tworząc nowe wirusy i napędzając przyszłe pandemie. Gatunki te obejmują dzikie zwierzęta, takie jak nietoperze i małpy, a także zwierzęta domowe, takie jak świnie i koty.

Badanie, opublikowane 16 lutego w czasopiśmie Nature Communications, podkreśla potencjał koronawirusów do zarażania szerokiej gamy żywicieli. W rzeczywistości praca identyfikuje setki gatunków zwierząt, które mogą zostać zarażone znanymi koronawirusami, chociaż wiele z tych infekcji nie zostało jeszcze zaobserwowanych na wolności.

Koronawirusy stanowią dużą rodzinę wirusów, które mogą zarażać zarówno ptaki, jak i ssaki; SARS-CoV-2, wirus powodujący COVID-19, jest tylko jednym z członków rodziny koronawirusów. Na potrzeby badań zespół pobrał sekwencje genetyczne 411 koronawirusów z GenBank, bazy danych National Institutes of Health, i zbadał te sekwencje przy użyciu algorytmu komputerowego. Sekwencje reprezentowały 92 różne gatunki koronawirusa, przy czym niektóre gatunki reprezentowały więcej niż jeden szczep wirusa.

Algorytm przewidział, że średnio każdy wirus może zarazić więcej niż 12 gatunków ssaków. Z kolei każdy z przebadanych gatunków zwierząt był potencjalnym żywicielem średnio ponad pięciu koronawirusów.

Największe zagrożenie stanowią zwierzęta, które mogą służyć jako żywiciele wielu koronawirusów; gdy kilka szczepów koronawirusa atakuje tę samą komórkę, ich geny mogą się mieszać i dopasowywać podczas replikacji, tworząc w ten sposób nowe, mozaikowe wirusy .

Autorzy napisali, że to tasowanie kart genetycznych, znane jako „rekombinacja”, mogłoby być szczególnie niebezpieczne, gdyby SARS-CoV-2 “wymieni geny” z innym koronawirusem. Powstały wirus może być potencjalnie tak samo zakaźny dla ludzi jak SARS-CoV-2, ale może atakować dodatkowe tkanki lub powodować cięższą chorobę. Model zidentyfikował 126 gatunki które mogą potencjalnie być nosicielami SARS-CoV-2 i co najmniej jednego innego koronawirusa, który może pozwolić na rozwinięcie się tego niepokojącego scenariusza.

„Bardziej zaskakujący niż w przypadku jakiegokolwiek pojedynczego zwierzęcia był szeroki wachlarz zwierząt przewidywanych jako gospodarze dla dużej liczby koronawirusów” – napisali autorzy badania Maya Wardeh, badacz danych i Marcus Blagrove, wirusolog z Uniwersytetu w Liverpoolu w Anglii. „Wszyscy wiedzą, że nietoperze są ważne, ale znaleźliśmy wielu żywicieli wysokiego ryzyka u ssaków, w tym gryzonie, naczelne [i] zwierzęta kopytne”.

Tylko dlatego, że dwa koronawirusy mogą zaatakować to samo zwierzę, nie oznacza to, że mogą i będą się łączyć, powiedział Arinjay Banerjee, wirusolog z McMaster University w Ontario, który nie był zaangażowany w badanie. Powiedział, że rekombinacja wymaga, aby wirusy weszły do ​​tego samego typu komórek, a infekcje osiągnęły szczyt w tym samym czasie – powiedział. Ale nowe badanie dostarcza przydatnej listy gatunków ssaków, które powinny być monitorowane pod kątem zakażeń koronawirusem i rekombinacji w przyszłości, powiedział.

Sieć potencjalnych infekcji

Aby przewidzieć, które ssaki są prawdopodobnie gospodarzami koronawirusa, autorzy stworzyli algorytm komputerowy, który zmapował połączenia między potencjalnymi gospodarzami a znanymi koronawirusami. Algorytm przeanalizował znane koronawirusy i przyjrzał się, które zwierzęta zakażają. Następnie przyjrzano się innym zwierzętom, które były blisko spokrewnione, żyły w podobnych siedliskach lub jadły ten sam rodzaj diety, ponieważ prawdopodobnie byłyby podejrzane o podobne populacje koronawirusa. Algorytm porównał również sekwencje genomu różnych koronawirusów, wychodząc z założenia, że ​​blisko spokrewnione koronawirusy prawdopodobnie byłyby w stanie zakażać podobnych gospodarzy.

Po znalezieniu tych powiązań algorytm wskazał, które ssaki mogą potencjalnie być siedliskiem wielu koronawirusów, a tym samym być siedliskiem rekombinacji koronawirusa.

Zespół przebadał 876 gatunków ssaków za pomocą tego algorytmu, w tym 185 znanych gospodarzy koronawirusa. Pozostałe 691 gatunków należało do tego samego rodzaju, co znany żywiciel. Algorytm przetestował potencjalne powiązania między tymi zwierzętami a 411 koronawirusami, dla których kompletna sekwencja RNA jest już znana.

„Te 411 wirusów zawiera wszystkie siedem koronawirusów, o których wiadomo, że infekują ludzi, a także pełną gamę innych koronawirusów, których genomy zostały zsekwencjonowane” – stwierdzili autorzy.

Chociaż wszystkie zsekwencjonowane szczepy SARS-CoV-2 zostały uwzględnione w analizie, zostały one potraktowane jako jedna całość w analizie. „Wszystkie warianty SARS-CoV-2 są bardzo podobne, mają jedynie stosunkowo niewielkie mutacje; nie spodziewalibyśmy się, że nasze wyniki dotyczące specyficzności gospodarza będą się znacznie różnić między nimi” – powiedzieli autorzy.

Spośród 126 gatunków zidentyfikowanych jako potencjalni żywiciele SARS-CoV-2 kilka zwierząt wyróżnia się, stwarzające największe ryzyko rekombinacji. Niektóre z tych zwierząt zostały już oflagowane jako potencjalni żywiciele rekombinacji dla SARS-CoV-2, jak również dla pokrewnego wirusa SARS-CoV, który spowodował wybuchy SARS (od pierwszych liter ang. severe acute respiratory syndrome – w tłumaczeniu na język polski – ciężki ostry zespół oddechowy) na początku XXI wieku.

Na przykład łaskun palmowy ( Paradoxurus hermaphroditus ) był przewidywanym gospodarzem dla 32 koronawirusów, oprócz SARS-CoV-2. Podkowiec duży ( Rhinolophus ferrumequinum ) i podkowiec ( Rhinolophus affinis ) były przewidywanymi żywicielami odpowiednio 67 i 44 dodatkowych koronawirusów, a łuskowiec jawajski ( Manis javanica ) – 14.

Oprócz tych potecjalnych gospodarzy model uwydatnił dzikie zwierzęta, które wcześniej nie były powiązane z rekombinacją SARS-CoV-2. Należały do ​​nich mniejszy azjatycki żółty nietoperz ( Scotophilus kuhlii ), szympans zwyczajny ( Pan troglodytes ) i kotawiec zielonosiwy ( Chlorocebus aethiops ). Model przewiduje, że jeż zachodni ( Erinaceus europaeus ), królik europejski ( Oryctolagus cuniculus ) i kot domowy ( Felis catus ) są również prawdopodobnymi żywicielami koinfekcji i rekombinacji.

Jednak „najbardziej znaczącym wynikiem dla gospodarza rekombinacyjnego SARS-CoV-2 jest dzik euroazjatycki (Sus scrofa)”, według przewidywań, oprócz SARS-CoV-2 będzie nosicielem 121 koronawirusów.

„Biorąc pod uwagę dużą liczbę koronawirusów, którymi może zarazić się dzik, sugerowalibyśmy monitorowanie dzików” – powiedzieli autorzy. Na przykład dziki w bliskim sąsiedztwie innych zwierząt gospodarskich wysokiego ryzyka byłyby uważane za obarczone wysokim ryzykiem, podczas gdy dziki znajdujące się w izolacji od innych zwierząt byłyby obarczone względnie niskim ryzykiem – powiedzieli.

Scenariusze wysokiego ryzyka

W badaniu zidentyfikowano również 102 potencjalne gatunki, które mogą być jednocześnie zakażone SARS-CoV-2 i MERS-CoV, koronawirusem powodującym bliskowschodni zespół niewydolności oddechowej (MERS). MERS ma znacznie wyższy wskaźnik śmiertelności niż COVID-19, szacowany na około 35%, więc rekombinacja tych dwóch wirusów może być niezwykle niebezpieczna, co sprawia, że ​​powstały wirus jest zarówno wysoce zaraźliwy, jak i może powodować ciężką chorobę – stwierdzili autorzy.

Model przewidział również możliwe interakcje, które w ogóle nie obejmowały SARS-CoV-2. Zespół odkrył, że wiele genetycznie zróżnicowanych koronawirusów może łączyć się i wymieniać RNA; na przykład przewidywano, że 291 gatunków ssaków było gospodarzami koronawirusów z czterech lub więcej różnych podgatunków, podkategorii taksonomicznej poniżej rodzaju i powyżej gatunku.

Jednak jest bardziej prawdopodobne, że koronawirusy z tego samego podrodzaju rekombinują się lepiej niż wirusy z różnych podgatunków, powiedział Banerjee. „Nie wiemy, czy różne podgrupy uległyby rekombinacji; jest to mało prawdopodobne, ale nie zostało to udowodnione eksperymentalnie” – powiedział.

Dzik euroazjatycki, mniejszy azjatycki żółty nietoperz oraz podkowiec duży i Rhinolophus affinis okazały się prawdopodobnymi żywicielami tych zdarzeń rekombinacyjnych, ale na liście wysokiego ryzyka pojawiły się również dodatkowe gatunki. W szczególności wielbłąd jednogarbny ( Camelus dromedarius ), znany gospodarz koronawirusa i główny przekaźnik MERS-CoV na ludzi.

W przyszłości autorzy badania planują opracowanie podobnego modelu dla gatunków ptaków, aby sprawdzić, które ptaki mogą być źródłem rekombinacji koronawirusa; według raportu z 2005 r. w Avian Pathology, znanymi żywicielami ptasiego koronawirusa są indyki zwyczajne ( Meleagris gallopavo ) i perlica zwyczajna ( Numida meleagris ) . Po zebraniu danych na temat ptaków zespół chce modelować, jak często potencjalni gospodarze koronawirusa w całym królestwie zwierząt wchodzą ze sobą w kontakt.

„Pozwoli to oszacować, gdzie w zasięgu geograficznym gatunek żywiciela jest najbardziej zagrożony, a tym samym bardziej precyzyjnie ukierunkować nadzór”- stwierdzili autorzy. Ponadto planują uwzględnić klinicznie istotne dane w swoich prognozach, określając, które wirusy powodują choroby u ludzi i jakie objawy wywołują.

Na razie prawdopodobieństwo rekombinacji u różnych gatunków jest niepewne, podobnie jak ryzyko, że te teoretyczne mieszanki mogą wywołać u ludzi chorobę, powiedział Banerjee. Ale „ wnioski z moich badań mają rozszerzyć nadzór nad niedocenianymi potencjalnymi rezerwuarami koronawirusów” – powiedział Banerjee. Gatunek rezerwuarowy przenosi koronawirusy bez zachorowania, ale następnie przekazuje wirusy innym zwierzętom, które zachorują; Na przykład nietoperze są głównym rezerwuarem koronawirusów.

Taka wczesna identyfikacja potencjalnych żywicieli koronawirusów mogłaby pomóc naukowcom w opracowaniu ukierunkowanych programów nadzoru w celu wykrycia rekombinacji „na bieżąco i przed poważną epidemią” – napisali autorzy. W przypadku wybuchu epidemii naukowcy mogliby z łatwością odwołać się do koronawirusów znalezionych u zwierząt wysokiego ryzyka, aby zidentyfikować nowy patogen, powiedział Banerjee.

Źródła: Nicoletta Lanese

Coronaviruses in poultry and other birds

Predicting mammalian hosts in which novel coronaviruses can be generated

Zdjęcia: Shutterstock

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x