ホスト内のSARS-CoV-2進化の軌跡のマッピング

に投稿された最近の研究では bioRxiv*プレプリントサーバー、米国の研究者は、急性重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)感染の宿主内進化の軌跡をマッピングしました。

研究:急性SARS-CoV-2感染時の宿主内の進化のダイナミクスと組織の区画化。 画像クレジット:ktsdesign / Shutterstock

バックグラウンド

2019年のコロナウイルス病(COVID-19)の大流行中の臨床サンプルの世界規模での大規模な全ゲノム配列決定の取り組みと系統発生学的分析により、SARS-CoV-2の世界的な進化のダイナミクスが捉えられました。 ただし、ホスト内のSARS-CoV-2の進化のダイナミクスの理解が不足しています。

いくつかの研究は以前に宿主内のSARS-CoV-2ダイナミクスを捉えましたが、免疫担当宿主にのみ焦点を当てていました。 これらの研究では、ホスト内の多様性が低く、ほとんどのサンプルに15以下のホスト内一塩基多型(iSNV)が含まれていることが示されました。 一緒に、これらの研究からのデータは、急性感染中の高頻度への選択主導のiSNVの出現はおそらくまれであることを示しました。 全体として、ホスト内のSARS-CoV-2進化ダイナミクスの高解像度プロファイルが欠落しています。

さらに、ワクチン接種または以前の感染によって誘発された既存の免疫が、SARS-CoV-2の宿主内進化にどのように影響するかについてはよくわかっていません。 さらに重要なことに、異なるワクチン接種状態の免疫能力のある個人における免疫回避変異体の出現の可能性を特徴づけることが必要です。

研究について

本研究では、研究者は、米国(US)のイリノイ大学の32人の学生、教職員、およびスタッフを縦断的サンプリングのために採用しました。頻繁なサンプリング戦略。 これらの32人の研究参加者のうち、20人はナイーブな個人であり、12人はワクチン接種または自然のSARS-CoV-2感染によって獲得された既存の免疫を持っていました。 チームは、各個人から、感染初期のiSNV頻度を繰り返し測定するために、ナイーブな個人と免疫のある個人の両方から中鼻甲介(MT)の鼻腔スワブと唾液を毎日収集しました。 このようにして、彼らは組織コンパートメント間および時間的にiSNVダイナミクスの高解像度プロファイルを生成しました。

調査結果

研究コホートでは、強いポジティブセレクションの兆候はまれでした。 しかし、研究者らは、N:P67S、S:Q677H、ORF1ab:P5402Hなど、検出限界以下から高周波までのかなりの数の非同義置換に注目しました。 Sでの置換:Q677は、世界中の複数のSARS-CoV-2サブ系統で独立して出現し、この部位での突然変異が進化上の利点を持つ可能性があることを裏付けています。 S:Q677Hの頻度は、関連する研究参加者が鼻腔スワブに検出可能な感染性ウイルス量を持っていた場合、56.5%であり、このiSNVの前方感染の可能性を示しています。

さらに、著者らは、同じ個体内でのS:Q677HとS:P681Hの置換の間の競合を観察し、S:Q677Hは、S:P681Hの最初の固定頻度が低下した日のしばらくの間高頻度に出現しました。 しかし、7日後に観察されたS:P681Hのみの遺伝子型への復帰は、S:P681Hによって与えられた選択的利点がS:Q677Hのそれよりも大きいことを示しました。 S:Q677Hと比較したS:P681Hを含むSARS-CoV-2系統の広範な増殖は、この突然変異によってもたらされるフィットネスの利点をさらにサポートします。

さらに、ゲノムマッピングは、ナイーブな個人と免疫のある個人の間で異なる非同義の突然変異の複数のホットスポットの蓄積を明らかにしました。 SARS-CoV-2スパイクサブユニット1(S1)/ S2切断部位のすぐ上流で観察されたアミノ酸置換の濃縮は、この領域がヒトにおいてより強力な宿主内選択の対象となる可能性があることを示しました。 したがって、ナイーブな個人では、S1 / S2切断部位に直接隣接するORF1abの残基402-457、およびSの655-681にホットスポットを特定しました。 S1 / S2切断部位の置換は、オミクロン、デルタ、およびアルファSARS-CoV-2系統の特徴です。 Y.Liuらによる最近の研究。 S1 / S2切断部位での置換が、アルファと比較してデルタ変異体の相対的適応度の増加の原因であることが実証されました。

免疫研究参加者における高密度のヌクレオカプシド(N)遺伝子置換は、ヒトの適応中のN遺伝子の重要性を示唆する以前のデータをさらに検証しました。 したがって、研究者らは、N:199-204に突然変異蓄積のホットスポットを観察しました。

<img alt="サンプルと個人の間で比較された宿主内一塩基多型(iSNV)の多様性。 (A)ワクチン未接種の各参加者からの各サンプルの合計iSNVカウント。 薄い灰色のボックスはすべてのサンプルの合計iSNVカウントを示し、水平の黒い線は各参加者の共有iSNVの数を示します。 (B)免疫参加者のiSNVカウント。 (C)登録後の日数の関数としてのナイーブ参加者からのCt <25の個々のサンプルのiSNVカウント(調整済み決定係数= 0.05007、p = 0.02255)。 線は線形回帰を表します。 (D)Ctを使用した個々のサンプルのiSNVカウント

サンプルと個人の間で比較された宿主内一塩基多型(iSNV)の多様性。 (A)ワクチン未接種の各参加者からの各サンプルの合計iSNVカウント。 薄い灰色のボックスはすべてのサンプルの合計iSNVカウントを示し、水平の黒い線は各参加者の共有iSNVの数を示します。 (B)免疫参加者のiSNVカウント。 (C)登録後の日数の関数としてのナイーブ参加者からのCt <25の個々のサンプルのiSNVカウント(調整済み決定係数= 0.05007、p = 0.02255)。 線は線形回帰を表します。 (D)登録後の日数の関数としての免疫参加者からのCt <25の個々のサンプルのiSNVカウント(調整済み決定係数= 0.2857、p = 0.006359)。 線は線形回帰を表します。

研究者らはまた、SARS-CoV-2ゲノムの非翻訳領域内のいくつかの共有変異、たとえば3’非翻訳領域(3’UTR)を観察しました。 最も頻度が高かったのは、3’UTRでのt29760c置換であり、9人のナイーブな個人で共有されていました。 今後の研究では、現在の研究で観察された再発性UTR変異が、宿主内のSARS-CoV-2の適応度に影響を与えるかどうかを調査する必要があります。

さらに、複数の研究参加者は、iSNVまたはその近くで極端な変動がありました。 それらは突然検出限界を下回り、数日後に高周波に戻りました。 Amato et al。によってインフルエンザウイルスについて説明されているように、それはおそらく空間的構造化によるものでした。 2021.空間構造化は、ウイルス集団のサンプリングの質の低さから生じる可能性のあるボトルネック効果により、サンプリングされたiSNVのドリフト駆動型変動を促進します。 この発見は、縦断的サンプリングの利点をさらに強調しています。

最後に、研究者らは、一部の研究参加者において、SARS-CoV-2感染全体を通して口腔環境と鼻環境の間の有意な組織区画化を観察しました。 これは、単一の組織部位のサンプリングが、宿主内のSARS-CoV-2多様性の全体像を提供しない可能性がある理由を説明しています。

結論

研究データは、ホスト内のSARS-CoV-2進化のダイナミクスの高解像度プロファイルを提供しました。 研究結果は、ナイーブな個人と免疫のある個人の両方における宿主内のSARS-CoV-2の進化が、主に急性感染時の確率的力によって引き起こされるように見えることを示した。 さらに、研究者らは、SARS-CoV-2ゲノム内の変異ホットスポットを特定します。これは、前方への感染が可能なiSNVの出現を促進する選択圧と一致しています。

さらに、彼らはまた、多くの個人において、鼻腔スワブと唾液サンプルとの間のSARS-CoV-2の有意な組織区画化を検出した。 さらに、世界規模で成功したiSNVとそれほど成功しなかったiSNVの両方が繰り返し検出されたことは、ホスト内とホスト間の選択的圧力の間の同盟と不一致の領域を示していました。 このデータは、SARS-CoV-2の進化の世界的なパターンを形作る力に光を当てます。

*重要なお知らせ

bioRxiv 査読されていないため、決定的なものと見なされるべきではなく、臨床診療/健康関連の行動を導き、確立された情報として扱われるべきではない予備的な科学的報告を公開します。

ジャーナルリファレンス:

  • 急性SARS-CoV-2感染時の宿主内進化ダイナミクスと組織区画化、ミレイユファージョ、カティアコエル、マイケルA.マーティン、ローラLギブソン、キンバリーKOウォルデン、グロリアレンドン、クリストファーJ.フィールズ、ファディアルナジ、ニコラスギャラガー、 Chun Huai Luo、Heba H. Mostafa、Yukari C Manabe、Andrew Pekosz、Rebecca Lee Smith、David D McManus、Christopher B Brooke、bioRxiv pre-print 2022、DOI:https://doi.org/10.1101/2022.06.21.497047、 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.06.21.497047v1
See also  ガンやパーキンソン病などの病気の匂いがする女性に会いましょう

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Recent News

Editor's Pick