Varian SARS-CoV-2 D614G meningkatkan infektivitas, replikasi dan transmisi

Para peneliti di Amerika Serikat dan Jepang melakukan penelitian yang menunjukkan bahwa mutasi umum pada protein telinga dari sindrom pernafasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2) – obat yang menyebabkan penyakit coronavirus 2019 (COVD-19) – meningkat infektivitas, replikasi dan penularan awal virus.

Studi tim tentang SARS-CoV-2 yang dirancang untuk menampung mutasi D614G menemukan bahwa strain ini diulang lebih efisien dalam sel epitel saluran napas proksimal manusia primer daripada virus tipe liar.

Pada model infeksi hamster, strain D614G juga menunjukkan tetesan pernapasan yang jauh lebih cepat ditularkan daripada virus tipe liar segera setelah infeksi.

Ralph Baric (University of North Carolina di Chapel Hill) dan rekan dari University of Wisconsin, University of Tokyo, dan National Institute of Infectious Diseases, Tokyo, mengatakan bahwa temuan tersebut mendukung kebutuhan untuk mengatur isolat SARS-CoV-2 secara teratur. merevisi. dan mengidentifikasi varian baru dengan peningkatan transmisi dan patogenesis yang telah muncul.

Versi pra-cetak kertas tersedia di server bioRxiv*, saat artikel sedang ditinjau.

Penggantian D614G tidak mengubah morfologi virus SARS-CoV-2 dan pola pembelahan protein-S, tetapi mengubah kepekaan virus menjadi antibodi penetral. A. Citra mikroskop elektron transmisi virion WT dan D614G pada permukaan epitel saluran napas, batang skala: 200 nm. B. Pemindaian gambar mikroskop elektron dari virion WT dan D614G pada permukaan epitel saluran napas, batang skala: 100 nm.

Pentingnya protein vena

Sejak kasus pertama infeksi SARS-CoV-2 diidentifikasi akhir tahun lalu di Wuhan, China, virus tersebut terus menyebar ke seluruh dunia dan kini telah menginfeksi lebih dari 33,8 juta orang dan menyebabkan lebih dari satu juta kematian.

Meskipun kebanyakan orang yang terinfeksi hanya mengidap penyakit ringan atau asimtomatik, beberapa mengembangkan komplikasi kesehatan yang serius seperti masalah jantung, sistem pembekuan, stroke, atau sindrom gangguan pernapasan akut.

Untuk mengakses sel inang, SARS-CoV-2 menggunakan struktur permukaan yang disebut spike glycoprotein untuk mengikat enzim pengubah angiotensin reseptor seluler 2 (ACE2).

Oleh karena itu, protein vena ini menjadi titik fokus penting dalam penelitian yang bertujuan untuk mengembangkan vaksin dan terapi.

Selama penyebaran pandemi pada populasi yang naif, virus dapat memilih mutasi yang mengubah virulensi, patogenesis, atau penularannya.

Penelitian baru-baru ini mengidentifikasi substitusi D614G dalam lonjakan glikoprotein sebagai jenis SARS-CoV-2 yang paling umum beredar di seluruh dunia.

Namun, efek varian ini pada fungsi, patogenesis, dan penularan SARS-CoV-2 masih belum jelas.

Apa yang para peneliti lakukan?

Untuk menyelidiki fungsi penggantian D614G dalam replikasi dan transmisi SARS-CoV-2, para peneliti merancang varian yang mengandung mutasi D614G pada protein telinga, serta varian kedua yang mengandung gen untuk reporter bioluminescent. nanoLuciferease (nLuc).

Tim tersebut membandingkan pertumbuhan tipe liar SARS-CoV-2 dan varian D614G pada epitel nasal manusia primer (HNE), epitel saluran napas besar (proksimal) (LAE) dan epitel saluran napas kecil paru-paru distal (SAE).

Kultur HNE dan LAE yang terinfeksi D614G, tetapi bukan kultur SAE, menunjukkan titer virus yang secara signifikan lebih tinggi daripada kultur yang terinfeksi tipe liar.

Tes koinfeksi kompetitif yang terinfeksi dengan kedua virus secara bersamaan dalam kultur LAE menunjukkan bahwa varian D614G menjadi dominan dalam kultur, atau virus tipe liar awalnya hadir dalam rasio 1: 1 atau 10: 1 di atas mutan D614G.

“Data ini menunjukkan bahwa penggantian D614G meningkatkan kebugaran replikasi SARS-CoV-2 di sel epitel primer, dengan keuntungan yang mencolok di sel epitel saluran napas bagian atas di epitel saluran napas hidung dan besar (proksimal),” kata Baric dan rekan.

Tim kemudian melakukan pemindaian dan transmisi mikroskop elektron untuk memvisualisasikan virion yang ditemukan pada permukaan kultur saluran napas utama manusia. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam morfologi virion atau jumlah protein vena yang diamati antara kedua virus.

Analisis lebih lanjut menunjukkan lebih banyak perbedaan di antara virus

Para peneliti menggunakan pengkodean SARS-CoV-2 rekombinan nLuc-expressing baik tipe liar atau puncak D614G untuk mengukur aktivitas netralisasi antibodi dalam sampel serum yang diambil dari tikus yang divaksinasi dengan D614 (tipe liar).

Ini mengungkapkan bahwa nilai pengenceran penghambatan setengah maksimum sampel terhadap virus D614G antara 0,8 dan 5,1 kali lebih tinggi daripada terhadap virus tipe liar, menunjukkan bahwa varian D614G SARS-CoV-2 membuat lebih sensitif terhadap antibodi penetral.

Evaluasi penularan tetes pernapasan

Untuk mengevaluasi peran varian D614G dalam penularan tetesan pernapasan SARS-CoV-2, para peneliti mengumpulkan delapan pasang hamster, masing-masing terdiri dari hamster naif dengan hewan yang terinfeksi satu hari setelah terinfeksi.

Baik virus tipe liar dan D614G ditularkan secara efisien ke hamster yang naif. Pada 4 dan 6 hari setelah terinfeksi, hamster yang terinfeksi dan hamster yang terpapar menunjukkan titer virus yang serupa, terlepas dari virus mana mereka terinfeksi.

Namun, lima dari delapan hamster yang terpajan pada kelompok yang terinfeksi D614G menunjukkan infeksi dan pada hari ke-2 keracunan virus terdeteksi, sedangkan yang terpapar pada kelompok terinfeksi tipe liar tidak menunjukkan infeksi atau pelepasan virus. Hal ini menunjukkan bahwa varian D614G ditularkan antara tetesan dan aerosol di antara hamster jauh lebih cepat daripada virus tipe liar.

“Studi kami menunjukkan bahwa penggantian SARS-CoV2 D614G meningkatkan infektivitas, kebugaran replikasi dan penularan dini,” para peneliti menyimpulkan.

“Data kami mendukung kebutuhan kritis untuk secara teratur meninjau isolat modern SARS-CoV-2 di seluruh dunia dan untuk mengidentifikasi kemunculan varian baru dengan peningkatan transmisi dan patogenesis dan / atau antigenisitas yang berubah, terutama sebagai tingkat kekebalan kawanan manusia dan intervensi mengubah perubahan selektif. kekuatan yang bekerja pada genom, ”saran tim.

* Pemberitahuan Penting

bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah pendahuluan yang tidak dinilai oleh rekan sejawat dan oleh karena itu tidak boleh dianggap konklusif, harus memandu praktik klinis / perilaku terkait kesehatan, atau harus diperlakukan sebagai informasi yang ditetapkan.