O cercetare de la Penn State identifică regiuni genetice asociate cu virulența herpesvirusului aviar
Un virus herpes extrem de contagios provoacă boala Marek, o afecțiune mortală care afectează în principal păsările de curte.
Deși nu afectează oamenii, virusul provoacă tumori și paralizie la păsări, putând să se răspândească rapid în întreaga turmă dacă nu este controlat.
Începând din anii ’70, vaccinarea pe scară largă împotriva virusului a redus semnificativ impactul asupra industriei avicole, dar, de-a lungul timpului, unele tulpini ale virusului au devenit mai virulente, cauzând boli mai severe și dezvoltând modalități de a eluda protecția vaccinurilor. O nouă cercetare realizată de cercetători de la Penn State și de la Departamentul Agriculturii din SUA (USDA) a identificat acum 10 regiuni din genomul virusului care ar fi putut contribui la creșterea virulenței.
Aceste descoperiri ar putea ghida dezvoltarea unor vaccinuri de generație următoare, mai eficiente în prevenirea viitoarelor breșe în protecția vaccinului, conform echipei de cercetare.
Un articol care descrie studiul a fost publicat pe 29 iulie în revista Science Advances.
Chiar și cu o vaccinare aproape universală, virusul bolii Marek continuă să circule pe fermele avicole, provocând pierderi la nivel mondial, inclusiv în Statele Unite și în Pennsylvania. „Sperăm că noua noastră cercetare ar putea ajuta la informarea proiectării vaccinurilor de generație următoare care ar putea opri virusul din a eluda protecția acestora”, a declarat Moriah L. Szpara.
Co-autorul Andrew Read a început studiul virusului pe ferme din Pennsylvania acum mai bine de un deceniu, încercând să înțeleagă relația complexă dintre vaccinare, transmiterea virusului și creșterea virulenței.
„Această lucrare arată importanța unei cercetări susținute și colaborative”, a spus Read. „Prin urmărirea acestui virus pe parcursul mai multor ani și combinarea expertizei în virologie, evoluție, genomică și agricultură, începem acum să înțelegem mecanismele biologice care stau la baza schimbărilor în virulență. Această cunoaștere fundamentală este ceea ce ne va permite, în cele din urmă, să dezvoltăm instrumente mai bune pentru a proteja sănătatea animalelor și producția de alimente.”
În cadrul studiului, echipa a adoptat o abordare pe întreaga genomică pentru a identifica schimbările genetice care ar fi putut duce la creșterea virulenței, utilizând o mare colecție de tulpini diferite ale virusului, a explicat Szpara.
Echipa a secvențiat genomurile complete ale 65 de tulpini ale virusului bolii Marek dintr-o mare colecție întreținută de USDA. Aceste tulpini au fost colectate între 1962 și 2016 și fiecare a fost clasificată folosind teste standardizate de către USDA în una dintre cele patru categorii de boli. Aceste categorii, sau patotipuri, sunt bazate pe severitatea simptomelor cauzate de o tulpină și pe capacitatea acesteia de a eluda protecția vaccinurilor, variind de la ușoară la extrem de virulentă.
Deși majoritatea tulpinilor virusului bolii Marek pot provoca tumori la păsările infectate, tulpinile de virulență mare pot eluda vaccinurile dezvoltate inițial, iar cele cu virulență maximă pot sfida vaccinurile de a doua generație.
Echipa de cercetare a aliniat mai întâi secvențele genomurilor tuturor celor 65 de tulpini virale pentru a identifica diferențele. Au descoperit aproape 800 de locuri în care o singură literă din alfabetul ADN-ului diferă între tulpinile virusului și mai multe locuri unde segmente de ADN au fost inserate sau șterse. Apoi au construit un arbore genealogic al tulpinilor virusului bazat pe aceste similarități și diferențe pentru a observa cum erau legate între ele tulpinile de diferite virulențe.
„Am descoperit că toate tulpinile cu cea mai mare virulență din eșantionul nostru împărtășeau un strămoș comun”, a declarat Alejandro Ortigas-Vasquez. „Așadar, undeva în acest grup de tulpini, trebuie să fi avut loc o mutație sau un set de mutații care le permit să eludeze protecția vaccinului. Aceasta restrânge căutarea variantelor ADN responsabile pentru cele mai virulente tulpini.”
Echipa a efectuat apoi un studiu de asociere pe întreaga genomică (GWAS) pentru a căuta corelații statistice care să arate dacă anumite variante ADN sunt mai susceptibile de a fi găsite în tulpinile care cauzează cele mai severe boli. Aceste asocieri pot duce, în cele din urmă, la identificarea genelor sau altor elemente funcționale din genom care sunt responsabile pentru schimbările în virulență. „Am găsit 10 variante genomice care au fost asociate statistic cu virulența”, a spus Ortigas-Vasquez. „Mai multe dintre locurile găsite au fost observate în studii anterioare, dar am descoperit și altele noi. Cea mai puternică dintre aceste asocieri a fost cu un tip de variantă ADN numită repetare tandem, unde un segment de ADN este duplicat. Următorul pas va fi testarea funcției acestor variante.”
Înțelegerea schimbărilor genetice în virusul bolii Marek care au dus la diferențele de virulență ar putea ajuta la proiectarea unor vaccinuri noi, mai rezistente în viitor, au afirmat cercetătorii.
„Vaccinurile actuale întârzie simptomele în loc să fie complet preventive”, a spus Szpara. „Vaccinul de a treia generație este cel mai eficient și poate proteja turmele împotriva chiar și celor mai virulente tulpini, dar există raportări despre așa-numitele tulpini hipervirulente care apar și care pot eluda chiar și aceste vaccinuri.”
