МОЛЕКУЛЯРНО-ЕПІДЕМІОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ SARS-COV-2
DOI:
https://doi.org/10.11603/1681-2727.2021.1.11949Ключові слова:
пандемія, COVID-19, SARS-CoV-2, мутації, молекулярно-епідеміологічні дослідженняАнотація
У світі вже другий рік продовжується безпрецедентна пандемія емерджентної інфекції COVID-19. Початкові дані щодо швидкості еволюції її збудника SARS-CoV-2 давали підстави вважати, що вірус має низькі показники мутації, але його геном схильний до рекомбінацій, інсерцій і делецій, як це характерно для інших коронавірусів.
Протягом останнього часу з’являється все більше повідомлень про утворення нових варіантів вірусу за рахунок адаптивних мутацій у регіоні протеїну S. Це підвищує ризики інтенсивності передачі збудника, впливу на клінічний перебіг хвороби та зниження ефективності сучасних інноваційних вакцин. З’явилися британський, бразильський, північно-африканський варіанти SARS-CoV-2 (відповідно VОС 202012/01, Р.1 та 501Y.V2) та інші, виявлені сприйнятливість до нового вірусу деяких видів тварин, інфікування норок від людини та наступне повернення вірусу в людську популяцію. Це свідчить про подальше укорінення вірусу в людській популяції, а також про несталість і продовження формування нової паразитарної системи на сучасному етапі.
Ураховуючи продовження COVID-19-пандемії у світі та складну епідемічну ситуацію з цією інфекцією в Україні, необхідним є постійний молекулярно-епідеміологічний моніторинг циркуляції нового вірусу SARS-CoV-2 як серед людей, так і тварин. Він повинен стати невід’ємною складовою в загальній інфраструктурі, яка спрямована на протидію цій інфекції.
Непередбачувані еволюційні зміни вірусу в процесі його адаптації до нових видових хазяїв при формуванні нової паразитарної системи не дозволяють зробити чіткі прогнози щодо вираженої сезонності цієї інфекції найближчим часом і здатності належним чином контролювати епідемічний процес засобами специфічної профілактики.
Посилання
COVID-19 coronavirus pandemic: Last updated: February 18, 2021 : Wordometer. Retrieved from: https://www.worldometers.info/coronavirus/.
Komisarenko, S. V. (2020) World coronavirus crisis. Kyiv: LAT& [In Ukrainian].
Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2: From Wikipedia, the free encyclopedia. Retrieved from: https://en.wikipedia.org/wiki/Severe_acute_respiratory_syndrome_coronavirus_2#/media/File:SARS-CoV-2_genome.svg.
Lu, R., Zhao, X., Li, J., Niu, P., Yang, B., Wu, H., Wang, W., Song, H., Huang, B., Zhu, N., Bi, Y., Ma, X., Zhan, F., Wang, L., Hu, T., Zhou, H., Hu, Z., Zhou, W., Zhao, L., Chen, J., Tan, W. (2020). Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet (London, England), 395 (10224), 565-574. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30251-8.
van Dorp, L., Richard, D., Tan, C., Shaw, L. P., Acman, M., & Balloux, F. (2020). No evidence for increased transmissibility from recurrent mutations in SARS-CoV-2. Nature Communications, 11 (1), 5986. Retrieved from: https://doi.org/10.1038/s41467-020-19818-2.
Genomic epidemiology data infrastructure needs for SARS-CoV-2 : modernizing pandemic response strategies / Committee on Data Needs to Monitor the Evolution of SARS-CoV-2 ; Board on Health Sciences Policy, Health and Medicine Division ; Board on Life Sciences, Division on Earth and Life Studies ; The National Academies of Sciences, Engineering, Medicine. (2020). The National Academies Press.
Zhou, P., Yang, X. L.., Wang, X.G., Hu, B., Zhang, L., Zhang, W., Si H. R., Zhu Y., Li B., Huang C.L., Chen H. D., Chen J., Luo Y., Guo H., Jiang R. D., Liu M. Q., Chen Y., Shen X. R., Wang X., Zheng X. S., Zhao K., Chen Q. J., Deng F., Liu L. L., Yan B., Zhan F. X., Wang Y. Y., Xiao G.F., Shi Z. L. (2020). Addendum: A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature, 579, 270-273. Retrieved from: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7.
Chen, Z., Boon, S. S., Wang, M. H., Chan, R., & Chan, P. (2021). Genomic and evolutionary comparison between SARS-CoV-2 and other human coronaviruses. Journal of Virological Methods, 289, 114032. Retrieved from: Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2020.114032.
Paraskevis, D., Kostaki, E. G., Magiorkinis, G., Panayiotakopoulos, G., Sourvinos, G., & Tsiodras, S. (2020). Full-genome evolutionary analysis of the novel corona virus (2019-nCoV) rejects the hypothesis of emergence as a result of a recent recombination event. Infection, genetics and evolution : journal of molecular epidemiology and evolutionary genetics in infectious diseases, 79, 104212. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104212.
Zhou, H., Chen, X., Hu, T., Li, J., Song, H., Liu, Y., Wang, P., Liu, D., Yang, J., Holmes, E. C., Hughes, A. C., Bi, Y., & Shi, W. (2020). A Novel Bat Coronavirus Closely Related to SARS-CoV-2 Contains Natural Insertions at the S1/S2 Cleavage Site of the Spike Protein. Current biology: CB, 30 (11), 2196-2203.e3. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.05.023.
Sironi, M., Hasnain, S. E., Rosenthal, B., Phan, T., Luciani, F., Shaw, M. A., Sallum, M. A., Mirhashemi, M. E., Morand, S., González-Candelas, F. (2020) SARS-CoV-2 and COVID-19: A genetic, epidemiological, and evolutionary perspective. Infection Genetics and Evolution 84,104384. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104384.
Lam, T.T., Jia, N., Zhang, Y.W., Shum, M.H., Jiang, J.F., Zhu, H.C., Tong, Y.G. et al. (2020). Identifying SARS-CoV-2-related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature, 583 (7815), 282-285. Retrieved from: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2169-0.
Frutos, R., Serra-Cobo, J., Chen, T., & Devaux, C. A. (2020). COVID-19: Time to exonerate the pangolin from the transmission of SARS-CoV-2 to humans. Infection, Genetics and Evolution, 84. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104493.
Li, X., Zai, J., Zhao, Q., Nie, Q., Li, Y., Foley, B. T., & Chaillon, A. (2020). Evolutionary history, potential intermediate animal host, and cross-species analyses of SARS-CoV-2. Journal of Medical Virology, 92 (6), 602-611. Retrieved from: https://doi.org/10.1002/jmv.25731.
Ghosh, S., & Malik, Y. S. (2020). Drawing Comparisons between SARS-CoV-2 and the Animal Coronaviruses. Microorganisms, 8 (11), 1840. Retrieved from: https://doi.org/10.3390/microorganisms8111840.
Andrés, C., Garcia-Cehic, D., Gregori, J., Piñana, M., Rodriguez-Frias, F., Guerrero-Murillo, M., Esperalba, J., et al. (2020) Naturally occurring SARS-CoV-2 gene deletions close to the spike S1/S2 cleavage site in the viral quasispecies of COVID19 patients. Emerging Microbes & Infections, 9 (1), 1900-1911. https://doi.org/10.1080/22221751.2020.1806735.
Ling, J., Hickman, R. A., Li, J., Lu, X., Lindahl, J. F., Lundkvist, Å., & Järhult, J. D. (2020). Spatio-temporal mutational profile appearances of Swedish SARS-CoV-2 during the early pandemic. Viruses, 12 (9), 1026. Retrieved from: https://doi.org/10.3390/v12091026.
Gupta, A. M., Chakrabarti, J., & Mandal, S. (2020). Non-synonymous mutations of SARS-CoV-2 leads epitope loss and segregates its variants. Microbes and Infection, 22 (10), 598-607. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.micinf.2020.10.004.
Martin, J., Klapsa, D., Wilton, T., Zambon, M., Bentley, E., Bujaki, E., Fritzsche, M., Mate, R., & Majumdar, M. (2020). Tracking SARS-CoV-2 in Sewage: Evidence of Changes in Virus Variant Predominance during COVID-19 Pandemic. Viruses, 12 (10), 1144. Retrieved from: https://doi.org/10.3390/v12101144.
Gunadi, Wibawa, H., Marcellus, Hakim, M.S., Daniwijaya, E.W., Rizki, L. P., Supriyati, E., Nugrahaningsih, D., et al. (2020). Full-length genome characterization and phylogenetic analysis of SARS-CoV-2 virus strains from Yogyakarta and Central Java, Indonesia. PeerJ, 8, e10575. Retrieved from: https://doi.org/10.7717/peerj.10575.
Daniloski, Z., Jordan, T.X., Ilmain, J.K., Guo, X., Bhabha, G., tenOever, B.R., & Sanjana, N.E. (2021). The Spike D614G mutation increases SARS-CoV-2 infection of multiple human cell types. eLife, 10, e65365. Retrieved from: https://doi.org/10.7554/eLife.65365.
Garvin, M.R., Prates, E., Pavicic, M., Jones, P., Amos, B.K., Geiger, A., Shah, M.B., et al. (2020). Potentially adaptive SARS-CoV-2 mutations discovered with novel spatiotemporal and explainable AI models. Genome Biol, 21 (1), 304. Retrieved from: https://doi.org/10.1186/s13059-020-02191-0.
Sasaki, M., Uemura, K., Sato, A., Toba, S., Sanaki, T., Maenaka, K., Hall, W.W., Orba, Y., & Sawa, H. (2021). SARS-CoV-2 variants with mutations at the S1/S2 cleavage site are generated in vitro during propagation in TMPRSS2-deficient cells. PLoS Pathogens, 17 (1), e1009233. Retrieved from: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009233.
Rehman, S., Mahmood, T., Aziz, E., & Batool, R. (2020). Identification of novel mutations in SARS-COV-2 isolates from Turkey. Archives of Virology, 165 (12), 2937-2944. Retrieved from: https://doi.org/10.1007/s00705-020-04830-0.
Borges, V., Isidro, J., Cortes-Martins, H., Duarte, S., Vieira, L., Leite, R., Gordo, I., Caetano, C.P., et al. Portuguese network for SARS-CoV-2 genomics, & Gomes, J. P. (2020). Massive dissemination of a SARS-CoV-2 Spike Y839 variant in Portugal. Emerging Microbes & Infections, 9 (1), 2488-2496. Retrieved from: https://doi.org/10.1080/22221751.2020.1844552.
Sun, Y.S., Xu, F., An, Q., Chen, C., Yang, Z.N., Lu, H.J., Chen, J.C. et al. (2020). A SARS-CoV-2 variant with the 12-bp deletion at E gene. Emerging Microbes & Infections, 9 (1), 2361-2367. Retrieved from: https://doi.org/10.1080/22221751.2020.1837017.
Khrustalev, V.V., Giri, R., Khrustaleva, T.A., Kapuganti, S.K., Stojarov, A.N., & Poboinev, V.V. (2020). Translation-Associated Mutational U-Pressure in the First ORF of SARS-CoV-2 and Other Coronaviruses. Frontiers in Microbiology, 11, 559165. Retrieved from: https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.559165.
Simmonds P. (2020). Rampant C→U hypermutation in the genomes of SARS-CoV-2 and other coronaviruses: causes and consequences for their short- and long-term evolutionary trajectories. mSphere, 5 (3), e00408-20. Retrieved from: https://doi.org/10.1128/mSphere.00408-20.
Zehender, G., Lai, A., Bergna, A., Meroni, L., Riva, A., Balotta, C., Tarkowski, M., Gabrieli, A., Bernacchia, D., Rusconi, S., Rizzardini, G., Antinori, S., & Galli, M. (2020). Genomic characterization and phylogenetic analysis of SARS-COV-2 in Italy. Journal of medical virology, 92 (9), 1637-1640. Retrieved from: https://doi.org/10.1002/jmv.25794.
Rambaut, A., Holmes, E. C., O’Toole, Á., Hill, V., McCrone, J. T., Ruis, C., du Plessis, L., & Pybus, O. G. (2020). A dynamic nomenclature proposal for SARS-CoV-2 lineages to assist genomic epidemiology. Nature Microbiology, 5 (11), 1403-1407. Retrieved from: https://doi.org/10.1038/s41564-020-0770-5.
Surleac, M., Banica, L., Casangiu, C., Cotic, M., Florea, D., Sandulescu, O., Milu, P., Streinu-Cercel, A., Vlaicu, O., Paraskevis, D., Paraschiv, S., & Otelea, D. (2020). Molecular epidemiology analysis of SARS-CoV-2 strains circulating in Romania during the first months of the pandemic. Life (Basel, Switzerland), 10 (8), 152. https://doi.org/10.3390/life10080152.
Variant SARS-CoV-2 – United Kingdom. WHO. Disease Outbreak News (2020). 21 December 2020. Retrieved from: https://www.who.int/csr/don/21-december-2020-sars-cov2-variant-united-kingdom/en/.
SARS-CoV-2 Variants. WHO. Disease Outbreak News (2020). 31 December 2020. Retrieved from: https://www.who.int/csr/don/31-december-2020-sars-cov2-variants/en/.
Golubchik, T., Lythgoe, K.A., Hall, M., Ferretti, L., Fryer, H.R., MacIntyre-Cockett, G., de Cesare, M., Trebes, A. (2021). Early analysis of a potential link between viral load and the N501Y mutation in the SARS-COV-2 spike protein. medRxiv, 2021.01.12.20249080. Retrieved from: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.01.12.20249080v1.
Fratev, F. (2020). The SARS-CoV-2 S1 spike protein mutation N501Y alters the protein interactions with both hACE2 and human derived antibody: A Free energy of perturbation study. bioRxiv,12.23.424283. Retrieved from: https://doi.org/10.1101/2020.12.23.424283.
Castro, A., Carter, H., Zanetti, M. (2021). Potential global impact of the N501Y mutation on MHC-II presentation and immune escape. bioRxiv, 2021.02.02.429431. Retrieved from: https://doi.org/10.1101/2021.02.02.429431.
(2020). European Centre for Disease Prevention and Control. Rapid increase of a SARS-CoV-2 variant with multiple spike protein mutations observed in the United Kingdom (2020). 20 December. ECDC: Stockholm. Retrieved from: https://www.ecdc.europa.eu/sites/default/files/documents/SARS-CoV-2-variant-multiple-spike-protein-mutations-United-Kingdom.pdf.
Fiorentini, S., Messali, S., Zani, A., Caccuri, F., Giovanetti, M., Ciccozzi, M., & Caruso, A. (2021). First detection of SARS-CoV-2 spike protein N501 mutation in Italy in August, 2020. The Lancet. Infectious diseases, S1473-3099(21)00007-4. Advance online publication. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/S1473-3099(21)00007-4.
Faria, N.R., Claro, I.M., Candido, D., Franco, L.A.M., Andrade, P.S., Coletti, T.M., Silva, C.A.M., et al. on behalf of CADDE Genomic Network (2021). Genomic characterisation of an emergent SARS-CoV-2 lineage in Manaus: preliminary findings. Retrieved from: https://virological.org/t/genomic-characterisation-of-an-emergent-sars-cov-2-lineage-in-manaus-preliminary-findings/586.
Infographic: Mutation of SARS-CoV2 – current variants of concern (2021). ECDC. 8 February 2021. Retrieved from: https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/covid-19-infographic-mutations-current-variants-concern.
European Centre for Disease Prevention and Control. Risk related to spread of new SARS-CoV-2 variants of concern in the EU/EEA, first update (2021). 21 January 2021. ECDC: Stockholm; 2021. Retrieved from: https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/covid-19-risk-assessment-spread-new-variants-concern-eueea-first-update.
(2021). A completely new coronavirus variant found in Finland - possibly difficult to detect by tests. Vita Laboratoriot. 18.02.2021. Retrieved from: https://vita.fi/uutiset/suomesta-loytynyt-taysin-uusi-koronavirusvariantti-mahdollisesti-vaikea-havaita-testeilla/ [in Russian]
Hodcroft, E.B., Domman, D.B., Snyder, D.J., Oguntuyo, K., Van Diest, M., Densmore, K.H., Schwalm, K.C., Femling (2021). Emergence in late 2020 of multiple lineages of SARS-CoV-2 Spike protein variants affecting amino acid position 677. medRxiv: the preprint server for health sciences, 2021.02.12.21251658. Retrieved from: https://doi.org/10.1101/2021.02.12.21251658.
Cases of SARS-CoV-2 in Animals in the United States (2021). Animal and Plant Health Inspection Service. U.S. department of agriculture. Last Modified: Feb 22, 2021. Retrieved from: https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/animalhealth/sa_one_health/sars-cov-2-animals-us.
Evaluation for SARS-CoV-2 Testing in Animals (2020). CDC. Updated Aug. 12, 2020. Retrieved from: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/animals/animal-testing.html.
Elaswad, A., Fawzy, M., Basiouni, S., & Shehata, A.A. (2020). Mutational spectra of SARS-CoV-2 isolated from animals. PeerJ, 8, e10609. Retrieved from: https://doi.org/10.7717/peerj.10609.
Hoffmann, M., Zhang, L., Krüger, N., Graichen, L., Kleine-Weber, H., Hofmann-Winkler, H., Kempf, A., Nessler, S., Riggert, J., Winkler, M. S., Schulz, S., Jäck, H.-M., Pöhlmann, S. (2021) SARS-CoV-2 mutations acquired in mink reduce antibody-mediated neutralization. bioRxiv 2021.02.12.430998. Retrieved from: https://doi.org/10.1101/2021.02.12.430998.
Oude Munnink, B.B., Sikkema, R.S., Nieuwenhuijse, D.F., Molenaar, R.J., Munger, E., Molenkamp, R., van der Spek, A., et al. (2021). Transmission of SARS-CoV-2 on mink farms between humans and mink and back to humans. Science (New York, N.Y.), 371 (6525), 172-177. Retrieved from: https://doi.org/10.1126/science.abe5901.
European Centre for Disease Prevention and Control. Detection of new SARS-CoV-2 variants related to mink (2020). 12 November 2020. ECDC: Stockholm; 2020. Retrieved from: https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/detection-new-sars-cov-2-variants-mink.
Zadorozhnа, V.I., & Vynnyk, N.P. (2020) Coronavirus 2019-nCOV: new challenges for health and humanity. Infektsiini khvoroby, (1), 5-15. Retrieved from: https://doi.org/10.11603/1681-2727.2020.1.11091 [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Інфекційні хвороби
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через [ВКАЖІТЬ ПЕРІОД ЧАСУ] з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
