Sokak köpekleri ara konakçı mıdır? Yeni araştırma: Yeni koronavirüs memeli sindirim kanalında gelişebilir
Yeni taç salgınının yayılmasından bu yana, dünya çapında enfekte olan insan sayısı iki milyona yaklaştı. Bilim adamları, yeni koronavirüsün hayvan konaklarından insanlara nasıl sıçradığını anlamak için virüsün köken türlerini bulmak için her zaman çok çalışıyorlar.
Şu anda, hayvanlarda bulunan yeni koronavirüse en çok benzeyen, Shi Zhengli'nin Yunnan Eyaletindeki ekibi tarafından keşfedilen Çin krizantem yarasasında bulunan koronavirüstür ve genetik sekans benzerliği% 96,2'ye ulaşıyor. Daha sonra, bilim adamları, insanlar ve yarasalar arasında, çeşitli koronavirüsleri kendileri taşıyabilecek bir ara hayvan konakçı arıyorlardı ve SARS-CoV-2'yi popülasyona ilk kez tanıttılar.
Pangolin, olası bir ara konakçı olarak kabul edilir, ancak aslında onlardan izole edilen koronavirüs SARS-CoV-2'den çok farklıdır. Ottawa Üniversitesi'nde biyoloji profesörü olan ve şu anda farklı türler arasında koronavirüsün özelliklerini takip eden Xia Xuhua, "İleriye bakarsanız, virüsün ortak atasının ve yeni koronavirüsün uzun zaman önce muhtemelen 1960'larda var olması gerektiğini gösteriyor." Dedi.
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada Xia Xuhua, başıboş köpeklerin yeni tacın insanlara iletilmesi için bir ara konakçı olabileceğini öne sürdü; Ayrıca, yeni taç virüsü köpeğin bağırsaklarında evrimleşerek insanları enfekte etme yeteneği kazanmış olabilir. Makale, "Moleküler Biyoloji ve Evrim" in 14 Nisan sayısında yayınlandı.
"Gözlemlerimiz, yeni koronavirüsün kaynağı ve ilk bulaşma yolu için yeni hipotezler sağlıyor." Xia Xuhua, "Yeni koronavirüsün atası ve soyundaki en yakın yarasa koronavirüs köpeklerin bağırsaklarına bulaştı. Bu olabilir. Bu ayrıca virüsün köpeklerde hızlı evrimleşmesine ve insanlara bulaşmasına yol açtı. "Araştırma tasarımı, doğal bağışıklıktaki ilgili içeriği tanımlamak için genetik materyaldeki farklılıkları kullanıyor. Detayları daha iyi anlamak için DeepTech, Xia Xuhua ile özel bir röportaj gerçekleştirdi.
Şekil | "Moleküler Biyoloji ve Evrim" resmi web sitesinin ekran görüntüsü (Kaynak: Moleküler Biyoloji ve Evrim)
Anti-viral "ileri karakol" proteini veya daha önce, yeni taç salgını için alarm verdi
Xia Xuhua, uzun süredir farklı konakçılarda virüslerin moleküler özelliklerini inceliyor - virüsler konağı istila ettiğinde, genomları genellikle "kavga izlerine" sahip; çünkü genomdaki uyarlanabilir değişiklikler yoluyla konağı iter veya kaçar. Bağışıklık sisteminin "yok edilmesi".
İnsanlarda ve memelilerde önemli bir antiviral sentinel protein vardır: Konakta virüsün çoğalmasını önleyerek ve genomunu bozarak virüsün yayılmasını önleyebilen çinko parmak Antiviral Proteini (ZAP). ZAP, virüs replikasyonunu inhibe etmek için virüste CpG dinükleotidleri içeren RNA dizilerine doğrudan ve seçici olarak bağlanabilir.
Tersine, virüs insan vücudunu istila etmek istiyorsa, hedefi önce RNA genomundaki CpG dinükleotidini (CpG adası) hedeflemelidir. CpG dinükleotidleri, insan bağışıklık sisteminin virüsleri bulması ve ortadan kaldırması için "rüzgar gülü" olduğundan, CpG içeriği ne kadar yüksekse, virüsün ZAP tarafından tanınması ve engellenmesi o kadar kolay olur ve CpG içeriği belirli bir düzeye düştüğünde, bu virüsün "karanlık bir şekilde depolandığı" anlamına gelir. "Ev sahibini kopyalamak ve bulaştırmak için. Şu anda, bu araştırma çeşitli virüslerde doğrulanmıştır.
"Viral bir patojende CpG içeriğinin azalmasını halk sağlığı için bir tehdit olarak görebiliriz ve CpG içeriğindeki artış, bu viral patojenin tehdidini azaltacaktır." Xia Xuhua, "CpG içeriğinin artması konakçıya bağışıklık kazandırabilir. Sistem, doğal aşılara çok benzer şekilde virüsleri daha kolay bulabilir. "Bu çalışmada, GenBank'ta 1252 tam -koronavirüs genomunun tamamını test etti. GenBank, Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi (NCBI) tarafından oluşturulan ve mevcut tüm halka açık kaynaklardan DNA dizilerini içeren bir DNA dizisi veritabanıdır.
SARS-CoV-2'nin ve bilinen en yakın kuzeni BatCoV RaTG13'ün CpG içeriğinin, soy ağacında en düşük olduğunu buldu. "Doğa, farklı yarasa türlerinde farklı koronavirüslerin var olmasına izin veriyor ve CpG içeriğini azaltmak ve kendi kendini kopyalamayı başarmak için genomlarının gelişmesine izin veriyor."
Şekil | Farklı virüs konak tiplerinin farklı derecelerde CG% ve CpG eksikliği vardır: Bunlar arasında, SARS-CoV-2 ve BatCoV RaTG13 en belirgin anormal değerlerdir ve ICpG değerleri çok küçüktür, bu da konak dokusunun virüs genomu üzerinde farklı bir etkiye sahip olduğunu gösterir. CpG oldukça seçicidir (Kaynak: Xia Xuhua)
"Önemli bir fark bulunabilir. BatCoV RaTG13 soyundaki viral genomun CpG değeri izole ve keskin bir düşüş üretti. Raporlara göre, gen 2013 yılında Yunnan Eyaletindeki Çin krizantem yarasasından örneklendi, ancak 2019'un sonuna kadar değildi. Salgından sonra Wuhan Viroloji Enstitüsü onu sıraladı. Yarasanın koronavirüs genomu SARS-CoV-2 ile yakından ilişkili ve% 96 sekans benzerliği paylaşıyor. "Xia Xuhua dedi.
Daha sonra, BatCoV RaTG13'ün 2013 gibi daha önce dizilenmesi durumunda, CpG değerindeki olası düşüşün erken bir uyarı olacağını söyledi. "Çünkü çok önemli iki anlamı var. Birincisi, bu virüs yüksek derecede ZAP içeren bir dokuda evrimleşmiş olabilir ve viral genom, ZAP seviyesini düşürmek için çok çalışıyor. İkincisi ve daha da önemlisi, Virüsün yaşayabilirliği, ZAP'ın hakim olduğu anti-virüs savunma sisteminden başarıyla kaçtığını gösteriyor. "
Basitçe söylemek gerekirse, virüs sinsi ve insanlar için tehlikeli hale geldi.
Neden başıboş köpekler için bu mümkün ve virüsün sindirim sisteminde evrimleşme olasılığı daha yüksek
3 Şubat 2020 itibariyle, GenBank tarafından sağlanan tüm -koronavirüslerin 1127 benzersiz genomu vardır ve bunlardan 927 genomu net ana bilgisayar adlarına sahiptir. Ancak şaşırtıcı bir şekilde, SARS-CoV-2 ve BatCoV RaTG13'e benzer ICpG ve% GC kombinasyonuna sahip farklı doğal konakçılarda özellikle önemli bir -koronavirüs genomu yoktur.
Daha düşük bir ICpG ve% GC kombinasyonuna sahip olabilecek bir virüs genomu bulmak için Xia Xuhua, çalışmanın arama kapsamını tüm a-koronavirüs genomlarını içerecek şekilde genişletti. Genom testleri, insanların sıklıkla temas ettiği evcil kedi ve köpekleri, sığırları, atları, koyunları ve domuzları, ayrıca kirpi, fareyi ve hatta zürafalar ve Afrika antilopları gibi vahşi hayvanları içerir.
İlginç bir şey oldu, Xia Xuhua şunu keşfetti: Yalnızca köpek koronavirüslerinden (CCoV'ler) alınan genomlar, SARS-CoV-2 ve BatCoV RaTG13'e benzer genom ICpG ve% GC değerlerine sahip. CCoV'ler köpek koronavirüs hastalığına neden olabilir: kusma, ishal, dehidrasyon ve kolay nüks ile karakterize akut bağırsak enfeksiyon hastalığı. Bunların arasında, köpeklerin birden çok organını istila edebilen en tehlikeli pantropik CCoV genomu (eklenen KP981644), gözlemlediği en düşük ICpG değerine sahiptir.
Daha sonra Xia Xuhua, CpG aracını Orta Doğu Solunum Sendromu Koronavirüs (MERS-CoV, ayrıca -koronavirüs)-devesinin olası ara konakçısını yeniden tespit etmek için kullandı; ayrıca deve sindirim sistemindeki viral genomun CpG değerinin de olduğunu buldu. Solunum sistemini enfekte eden viral genomun CpG değerinden daha düşüktür.
"Yeni koronavirüsün insan vücudunu istila etmesi için bilinen hücre reseptörü, anjiyotensin dönüştürücü enzim 2'dir (ACE2)." ACE2, insan sindirim sisteminde üretilir ve en yüksek içeriğe ince bağırsak ve duodenumda sahiptir. , Ve akciğerlerdeki içerik nispeten düşük. Ek olarak, sindirim rahatsızlığı semptomları olan COVID-19 hastalarının yüksek bir oranı var.
"Mevcut verilere göre, yeni koroner pnömonisi olan hastaların% 48,5'inde sindirim sistemi semptomları var." Özet olarak, SARS-CoV-2'nin düşük CpG içeriğinin memelilerde koronavirüs atalarının sindiriminden kaynaklanabileceğini tahmin ediyor. Sistemden geliştirildi. "Köpekler şu anda sadece bir olasılık, çünkü mevcut araştırmanın sınırlamaları var." Xia Xuhua vurguladı, "çünkü tüm memelilerden veya tüm memeli dokularından tüm verileri elde edemedik. Bu nedenle, köpekler olarak kabul edilir. Olası konakçı türlerin önerisi spekülatiftir. "
"Tezimde, koronavirüsün nasıl geliştiğine dair ilgili bilgiler doğrudan SARS-CoV-2'nin deneysel sonuçlarına dayanmıyor, köpek koronavirüsüne dayanıyor." Ancak, makalenin sağladığı kanıtların şunu gösterdiğini söyledi: Organizasyon, koronavirüsün düşük CpG içeriğine sahip bir genoma doğru evrilmesine yardımcı olur. Bu, sağlık departmanına, virüs izleme programına başıboş köpekleri dahil etme ihtiyacını hatırlatır.
Şekil | SARS-CoV-2, memelilerin sindirim sisteminde evrimleşmiş olabilir: A. Sadece köpek koronavirüs (CCoV) genomunun% GC ve ICpG kombinasyonu SARS-CoV-2 ve BatCoV RaTG13 değerlerine yakındır; B. Tümü CCoV genom dizisinin filogenetik sayımı; C. ACE2'nin dokuya özgü gen ifadesi (Kaynak: Xia Xuhua)
Ek olarak, köpeklerin sıklıkla anüslerini ve genital bölgelerini yaladıkları görülmüştür. Bu durum sadece çiftleşme sırasında değil, aynı zamanda diğer günlük durumlarda da ortaya çıkar. Ve bu davranış, virüsün sindirim sisteminden solunum sistemine yayılmasına neden olacak ve gastrointestinal patojenlerin solunum ve akciğer patojenleri ile değişimini teşvik edecektir.
Xia Xuhua, "Her şey sindirim sistemi hakkındaki spekülasyonun anlamlı olduğunu gösteriyor." Dedi, "BaGenBank'ta kaydedilen BatCoV RaTG13 genom dizisi, Çin krizantem yarasasının dışkı sürüntüsünden izole edildi. Bu gözlemler Yeni koronavirüsün memelilerin bağırsaklarında veya bağırsakla ilgili dokularda geliştiği hipotezi ile tutarlı. "
Daha önce "Science" dergisinde bildirilen bir çalışmada, "Deneylerde, kedilere köpeklerden çok yeni koronavirüs bulaşma olasılığı daha yüksektir." Bu bağlamda DeepTech, Xia Xuhua'ya araştırma hakkındaki görüşlerini sordu. "Kişisel olarak, insanların yeni koronavirüs bulaştıktan sonra hastalanan hayvanlar için endişelenmemesi gerektiğini düşünüyorum. Daha tehlikeli olanlar, virüs bulaşmış ve belirgin semptomları olmayan insanlar ve hayvanlar olmalıdır."
"Ek olarak, kediler çeşitli koronavirüsler için nispeten yüksek CpG içeriğine sahiptir. Bu, düşük CpG içerikli genomlu yeni bir koronavirüsün kedilerden kaynaklanma şansının küçük olduğunu gösterir." Diye ekledi.
Xia Xuhua tarafından yapılan bu araştırma, ilgili bilim adamları arasında kapsamlı tartışmaları da tetikledi ve birçok bilim insanı da sorular yöneltti. Edinburgh Üniversitesi'nde Biyoinformatik ve Hesaplamalı Biyoloji Profesörü Mick Watson, Köpeklerde ortaya çıkan yeni koronavirüs teorisi, CpG ve ZAP'ın ifadesi hakkındaki spekülasyonlardan kaynaklanıyor gibi görünüyor. Bu şu anda güçlü bir çıkarım değil, sadece bir çıkarımdır. kanıt."
Amerika Birleşik Devletleri Texas A&M Üniversitesi Biyoloji Bölümü başkanı Ben Neuman, bu çalışmanın mevcut eski verilerin analizine dayandığını ve yeni veri bulunmadığını söyledi. "Yeni koronavirüsün kökeni sorununu nihayet çözmek için bazı yeni veriler eklenmelidir. Kedilerin veya köpeklerin yeni koronavirüsün ara konakçıları olduğu sonucu spekülatiftir ve gerçek olarak sunulmamalıdır."
En sakıncası, Columbia Üniversitesi'nde mikrobiyoloji ve immünoloji profesörü Vincent Racaniello. Bu araştırma düşüncesinin iyi bir virolojik temele dayandığına ve yeni koronavirüsün kaynağını ortaya çıkarmaya yardımcı olabileceğine inanıyor. "Ama köpek konusunda yanlış olduğunu düşünüyorum."
Bu araştırmanın önemi ve ara konakçı sorununun yorumu
Xia Xuhua, DeepTech'e makalenin ilk olarak "yeni koronavirüsün insan vücudundaki çinko parmak antiviral protein (ZAP) saldırısından kaçmak için genomun CpG içeriğini azaltarak başarılı bir şekilde evrimleştiği" hipotezini test ettiğini söyledi. Çinko parmak antiviral proteini, viral genomdaki CpG'yi hedefleyerek viral RNA'ya bir saldırıyı tetiklediğinden, bu, CpG azalmasını teşvik eden virüsün genom mutasyonunu destekler.
"Önceki çalışmalara atıfta bulunarak, deneyler, birçok RNA virüsünün genomlarındaki CpG artışının virüsün virülansını azaltmaya devam edeceğini, CpG'deki azalmanın ise saldırganlığını artıracağını buldu." Bu aynı zamanda yeni koronavirüse karşı aşıların geliştirilmesi için de yararlıdır. Yardım: Yeni koronavirüsün insanları enfekte ettiği göz önüne alındığında, ZAP liderliğindeki bağışıklık savunma sisteminden kaçmak için genomdaki CpG değerini düşürmek için ona güvenmesi muhtemeldir.Daha sonra genom CpG içeriğini artırmak veya yeni koronavirüsteki diğer CpG'yi değiştirmek virüs toksisitesini azaltabilir. , Aşı geliştirme için kullanılabilir. "
İkinci olarak, bu makale insanların mevcut virüs izleme programını iyileştirmek ve geliştirmek için yeni bir yol sağlar. İnsanlara viral genomdaki CpG dinükleotidlerinin içeriğindeki değişiklikleri yakından izlemeleri hatırlatılır.Koronavirüs çok küçük olduğu ve daha düşük CpG içeriğine sahip bir genoma sahip olduğu için, insanların bağışıklık sistemi genellikle onu hedefleme kabiliyetine sahip değildir.
"Son olarak, bu çalışma, köpek hayvan dokularının, koronavirüsün düşük bir CpG genomuna doğru evrimleşmesine yardımcı olduğuna dair kanıt sağlıyor." Xia Xuhua, "Bu, sağlık sektörünün ve bilim topluluğunun, virüs test programına başıboş köpekleri dahil etmeyi ciddi şekilde düşünmesi gerektiğini gösteriyor. içinde."
(Kaynak: Sky News)
Yeni koronavirüsün ev sahibi ve bulaşmasıyla ilgili olarak, bilim insanlarının yarasalar ve insanlar arasında doğrudan bulaşma olasılığını inkar etmediklerini, ancak BatCoV RaTG13 ve SARS-CoV-2'nin birçok açıdan farklı olduğunu düşündüklerini söyledi. Tatmin edici değil. "24 Aralık 2019'dan 5 Ocak 2020'ye kadar, daha önce toplanan yeni koronavirüsün genomik bilgilerinden bir yenileme oranı (veya mutasyon oranı) hesaplayacağız. Ardından bunu BatCoV RaTG13 ve SARS-CoV'yi hesaplamak için kullanın. -2 arasındaki mesafe, ikisinin ortak bir ataya sahip olduğu zamanın yaklaşık 53 yıl önce olduğu sonucuna varılabilir.
Aynı nedenle biyologlar, pangolinlerden izole edilen koronavirüsten memnun değiller. Aynı yöntemi kullanarak, SARS-CoV-2 ve pangolin koronavirüsünün ortak atası 1882 yılına kadar izlenebilir.
"Ancak bu, gelecekte pangolinlerde veya yarasalarda SARS-CoV-2'ye daha benzer bir virüsün bulunma olasılığını ortadan kaldırmaz." Xia Xuhua, "SARS virüsü, SARS salgınından birkaç yıl sonra yarasalarda görüldü. Bulundu. Aynı şey yeni koronavirüs için de geçerli. "
Yeni koronavirüsün kökeni ile ilgili olarak, DeepTech'e iki ana hipotez sundu: biri, virüsün çoklu "hayvan-insan" yinelemelerinin meydana geldiği bir senaryo olan Orta Doğu Solunum Sendromu'na (MERS) benzer; ancak fark şu ki Yeni koronavirüs "tamamen insanlara yönelik" hale gelirken, MERS virüsü henüz tamamen insanlara yönelik hale gelmedi.
Bir başka hipotez ise, yeni koronavirüsün bir hayvan konakçıda evrimleştiği ve "neredeyse hazır" ve "tamamen hazır" olmak üzere iki aşamadan geçtiği ve sonunda insanlara sıçradı ve hemen bir salgına neden olduğu.
Xia Xuhua, "Virüs, neredeyse hazır bir aşamada yıllar geçirmiş olmalıydı." Dedi, "ancak konakçı, normalde viral hastalıkları insanlara bulaştırmayan bir hayvan olmalı, böylece insanlar etkilenmeden neredeyse hazır aşamada görünüyor. Viral enfeksiyon. Mevcut filogenetik analiz, ikinci hipotezi desteklemektedir. "
Kişisel profil
Xia Xuhua şu anda Kanada'daki Ottawa Üniversitesi Biyoloji Bölümü'nde profesördür. Laboratuvarı esas olarak moleküler evrim ve sistem genetiği, biyoinformatik, mikrobiyal genomik, transkriptomik, istatistiksel modelleme, evrimsel genetik, biyotıp ve biyofarmasötik bilimlerle ilgilenmektedir. Araştırma ve öğretim.
Jiangxi Üniversitesine 1977'de girdi. Dört yıl sonra, Jiangxi Üniversitesi Biyoloji Bölümünde genç bir öğretmen olarak mezun oldu ve ders vermeye devam etti. 1983'te Xia Xuhua, ileri çalışmalar için yurtdışına gitti ve 1987'de Kanada'da biyolojik mühendislik alanında doktora yaptı. Xia Xuhua daha sonra Finlandiya'daki Helsinki Üniversitesi'nde ve diğer yerlerde fakülte pozisyonlarında bulundu ve yavaş yavaş dünya akademisinin büyük ilgisini çeken bir biyoinformatik uzmanı ve matematiksel bilgisayar uzmanı haline geldi.
2002 yılında Xia Xuhua, biyoinformatik alanında bir ana dal kurması için Ottawa Üniversitesi'ne davet edildi ve Ottawa Üniversitesi Biyoloji Bölümü'nde biyoinformatik ve moleküler evrim konusunda uzmanlaşmış bir profesör oldu. Ayrıca Kanada'daki bir bilgi teknolojisi mühendisliği kolejinde yarı zamanlı olarak çalıştı. Xia Xuhua ayrıca, Kanada Çevresel Genomik İleri Araştırma Merkezi (CAREG) ve Ottawa Sistem Biyolojisi Enstitüsü (OISB) üyesidir.
Xia Xuhua, profesyonel alanında birçok makale yayınladı ve birçok akademik kitap yazdı. Bunlar arasında, "Moleküler Biyoloji ve Evrimde Veri Analizi", "Biyoinformatik ve Hücreler: Genomik, Proteomik ve Transkriptomikte Modern Hesaplama Yöntemleri", "Biyoinformatik ve Hücreler" ve diğer monograflar küresel biyoinformatik olarak adlandırılabilir. Sahada bir şaheser. "Biyoinformatik ve Hücreler" kitabı, sistem biyolojisi alanına giren çeşitli ülkelerden öğrenciler ve araştırmacılar için olmazsa olmaz kitaplardan biri haline geldi. Şu anda Bioinformatics, Nucleic Acids Research, Genome Research ve Molecular Biology and Evolution gibi birçok tanınmış dergide hakemlik yapmaktadır.
