La publicación de 216 genomas de SARS-CoV-2 proporciona información sobre el grupo de transmisión en Austria

Esta ilustración muestra un grupo de infección por SARS-CoV-2 ejemplar de 43 pacientes de Austria generado con el software augur y auspicio proporcionado por Nextstrain.org. Los genomas del virus austriaco se enviaron a la base de datos pública GISAID.org utilizando la nomenclatura Austria/CeMM0xxx/2020. El eje x muestra el tiempo de muestreo. Crédito: CeMM

Doscientas dieciséis secuencias del genoma del SARS-CoV-2 ahora se han completado y publicado en el marco del proyecto Mutational Dynamics of SARS-CoV-2 in Austria de CeMM, el Centro de Investigación de Medicina Molecular de la Academia de Ciencias de Austria, en estrecha colaboración con la Universidad Médica de Viena, la Universidad Médica de Innsbruck y la Agencia Austriaca para la Salud y la Seguridad Alimentaria (AGES). Estos datos representan otro hito en el proyecto y ayudarán a comprender el panorama mutacional y la evolución de las cepas austriacas de SARS-CoV-2. Junto con este comunicado, los investigadores de CeMM han publicado un sitio web dedicado que ofrece información básica, así como acceso interactivo a los datos para científicos y profanos por igual. Los genomas del virus se pueden explorar de forma interactiva e intuitiva a través de herramientas de visualización avanzadas proporcionadas por CeMM y el proyecto de código abierto Nextstrain.

La propagación del virus pandémico SARS-CoV-2 en la población humana se enfrenta con esfuerzos científicos colaborativos sin precedentes en todo el mundo para desentrañar sus propiedades virológicas, inmunológicas y causantes de enfermedades. Las secuencias del genoma de los virus SARS-CoV-2 que circulan en todo el mundo se están publicando y poniendo a disposición de la comunidad científica internacional. Una mejor comprensión de la evolución viral será fundamental para comprender la dinámica mutacional subyacente y apoyar el desarrollo de tratamientos antivirales efectivos y estrategias de vacunas para detener la pandemia de COVID-19.

En Austria, investigadores del CeMM con socios colaboradores de la Universidad Médica de Viena fueron pioneros en la secuenciación de los primeros genomas obtenidos de muestras derivadas de pacientes austriacos. En el marco del proyecto «Dinámica mutacional del SARS-CoV-2 en Austria», las primeras muestras se pusieron a disposición del público y de la comunidad investigadora internacional a principios de abril de 2020. Esta iniciativa de gran colaboración, dirigida por el director del CeMM Los investigadores Andreas Bergthaler y Christoph Bock tienen como objetivo dilucidar 1000 genomas de SARS-CoV-2 en pacientes austriacos utilizando técnicas de secuenciación de última generación y análisis computacionales sofisticados. El proyecto incluye una amplia red de colaboración nacional con socios de la Universidad Médica de Viena (Judith Aberle, Stephan Aberle, Elisabeth Puchhammer-Stckl), la Universidad Médica de Innsbruck (Wegene Borena, Dorothee von Laer; Manfred Nairz, Gnter Weiss) y la Agencia Austriaca para la Salud y la Seguridad Alimentaria (Daniela Schmid, Peter Hufnagl), así como varios hospitales y laboratorios de diagnóstico.

• La mutación D614G en la proteína S viral representa un punto de ramificación temprano que es dominante en los grupos de infección europeos y partes de América del Norte. El análisis de secuencia sugiere más transmisión de esta cepa a América del Norte y eventos posteriores de reintroducción desde los EE. UU. a muchos países europeos. La mayoría de las muestras de pacientes austriacos muestran la misma mutación S D614G compartida por muchas otras cepas europeas. La Ilustración 2 fue generada por gráficos vectoriales controlados por datos extraído de Nextstrain.org, habilitado por datos de GISAID.org, datos de mapas mundiales de Openstreetmap.org y elementos 3D renderizados con Octane renderer para Unity3D. Crédito: Bobby Rajesh Malhotra / CeMM (licencia Creative Commons: CC BY-NC)
• A la izquierda, esta imagen compuesta muestra la estructura tridimensional del virión SARS-CoV-2 basada en un modelo 3D de mesoescala personalizado de SARS-CoV -2 con datos de superficie 3D de RCSB PDB y estructuras de proteínas experimentales (PDB: 6VSB, 6VXX, 6VXY). En la parte superior derecha, la estructura tridimensional de la proteína S viral y un árbol filogenético de los genomas internacionales del SARS-CoV-2. Abajo a la derecha, se muestra el cambio conformacional predicho en la estructura de la proteína S causado por la mutación D614G. , datos de mapas mundiales de Openstreetmap.org y elementos 3D renderizados con Octane renderer para Unity3D. Crédito: Bobby Rajesh Malhotra / CeMM (licencia Creative Commons: CC BY-NC)

Construyendo sobre su primeras 21 secuencias del genoma publicadas el 3 de abril de 2020, este segundo lanzamiento con 216 nuevos SARS-C Los genomas de oV-2 de toda Austria brindan una imagen más detallada sobre los virus en circulación y la fase inicial de la pandemia de COVID-19. Las diferencias genéticas de los genomas indican que el grupo de virus circulantes en la fase inicial de la pandemia ya era muy diverso, y algunos virus dieron lugar a grupos de transmisión más grandes que otros. Es importante destacar que Austria se ha beneficiado del minucioso rastreo de contactos por parte de la Agencia Austriaca de Salud y Seguridad Alimentaria, que definió más de 250 grupos de casos de COVID-19.

«Nuestro análisis integrador de la nueva información del genoma del SARS-CoV-2 con datos epidemiológicos proporciona nuevos conocimientos valiosos sobre cómo el virus se ha estado propagando por el país. Los datos de la secuencia del virus brindan apoyo independiente para muchos de los hallazgos epidemiológicos resultantes del rastreo de contactos. Al mismo tiempo, observamos heterogeneidad dentro de los grupos y obtuvimos evidencia de múltiples virus circulando al mismo tiempo», dice Andreas Bergthaler, co-coordinador del proyecto e investigador principal del CeMM (ver ilustración 1).

El análisis de la secuencia molecular reveló un promedio de 6,9 mutaciones por genoma viral, de las cuales más de 4 resultaron en cambios de aminoácidos. Un foco particular de interés en todo el mundo se basa en las mutaciones en la proteína viral S o espiga, que decora la superficie del virión y le da al coronavirus su apariencia de corona homónima (ver ilustración 2). Esta proteína S viral es esencial para la unión al receptor celular ACE2, así como el presunto objetivo principal para neutralizar los anticuerpos. Como tal, las mutaciones en esta región serán importantes para el desarrollo de pruebas serológicas y la protección mediada por anticuerpos mediante vacunas. Dentro de todos los genomas austriacos del SARS-CoV-2, identificamos un número total de 12 residuos mutados en la proteína S de 1273 aminoácidos de longitud. Una mutación particular en la proteína S, D614G, representa un punto de ramificación temprano que es dominante en los grupos de infección europeos y partes de América del Norte (véanse las ilustraciones 2 y 3). Esta mutación también se encuentra en muchas de las muestras austriacas. Actualmente, varios laboratorios internacionales están investigando las posibles consecuencias funcionales de la mutación D614G. Los análisis profundos de mutaciones virales en curso de CeMM con un equipo interdisciplinario de los campos de la genómica, el modelado biomatemático, la biología de la evolución y la virología arrojarán nuevos conocimientos sobre cómo evolucionan la proteína S y otras proteínas virales, así como también cómo se transmiten estas mutaciones entre individuos.

El lanzamiento de hoy marca otro hito crucial ya que CeMM intensifica sus esfuerzos para comunicar la ciencia y llegar al público en general. Basado en las herramientas del proyecto de código abierto Nextstrain.org, los investigadores de CeMM lanzaron una versión de Nextstrain Austria que permite a los usuarios comparar y visualizar todos los genomas de virus austriacos secuenciados con más de 8000 genomas de virus de todo el mundo. El blog de Nextstrain Austria proporcionará historias concisas, actualizadas y basadas en datos para compartir ideas interesantes sobre lo que los genomas del virus nos dicen sobre la pandemia del SARS-CoV-2. Estas narrativas explorarán los datos del genoma reales generados por CeMM y sus socios, y permitirán a los usuarios explorar el contenido de forma interactiva con un diseño intuitivo. Los usuarios son guiados a través de diferentes tableros donde encuentran gráficos interactivos con un breve texto explicativo sobre diferentes temas relacionados con el virus SARS-CoV-2. La herramienta de visualización está disponible en inglés y alemán y se puede acceder a ella en https://cemm.at/SARS-cov-2/. El blog se actualizará continuamente y brindará información de primera mano sobre la intensa investigación en curso sobre el virus SARS-CoV-2.

El equipo del proyecto continuará con sus esfuerzos para secuenciar 1000 genomas virales de SARS-CoV-2, que proporcionará una imagen detallada de las mutaciones virales emergentes y las transmisiones de virus. Esto ofrecerá más información científica valiosa a epidemiólogos, profesionales de la salud y expertos en salud pública para evaluar las rutas de transmisión del virus, así como su potencial para subvertir las respuestas inmunitarias inducidas por la vacuna y adquirir resistencia contra los medicamentos antivirales.

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