Naukowcy odkryli, że wirus Sabiá, odpowiedzialny za ciężki zespół krwotoczny i neurologiczny (brazylijska gorączka krwotoczna), krąży na terenie Brazylii od około 142 lat. Analiza genomów wirusa wykazała liczne zmiany genetyczne, które sprawiły, że dotychczasowe testy diagnostyczne przestały skutecznie wykrywać krążące szczepy. Odkrycie może znacząco poprawić diagnostykę tej rzadkiej, ale śmiertelnie niebezpiecznej choroby.

W artykule

• Historia i znaczenie wirusa Sabiá
• Odkrycie nowych mutacji utrudniających diagnostykę
• Analiza śmiertelnych przypadków z lat 2019–2020
• Dowody na wieloletnią obecność wirusa w Brazylii
• Znaczenie badań genomowych i metagenomiki
• Wyzwania związane z bezpieczeństwem laboratoryjnym

Wirus powodujący ciężkie krwotoczne i neurologiczne powikłania

Wirus Sabiá należy do grupy arenawirusów i może wywoływać ostrą chorobę przebiegającą z objawami krwotocznymi oraz neurologicznymi. Od 1990 roku w stanie São Paulo odnotowano cztery śmiertelne przypadki zakażenia tym patogenem.

Nowe badanie opublikowane na łamach czasopisma PLOS Neglected Tropical Diseases wykazało, że wirus nie jest nowym zagrożeniem. Analizy filogenetyczne sugerują, że krąży on na terenie Brazylii od około 142 lat, stale ewoluując i dostosowując się do środowiska.

Badania przeprowadzili naukowcy z Brazil-UK Joint Center for Arbovirus Discovery, Diagnostics, Genomics, and Epidemiology (CADDE), wspólnego ośrodka badawczego wspieranego przez FAPESP, działającego przy Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FM-USP) oraz Imperial College London.

Mutacje uniemożliwiały wykrycie wirusa

Jak wyjaśnia dr Ingra Morales Claro, pierwsze narzędzia diagnostyczne opracowano na podstawie genomu wirusa pozyskanego od pacjenta zakażonego w 1990 roku w miejscowości Cotia.

Od tego czasu minęły ponad trzy dekady, dlatego naukowcy podejrzewali, że wirus mógł ulec znaczącym zmianom genetycznym.

Analiza genomów odzyskanych z przypadków z lat 2019–2020 wykazała, że były one jedynie w około 89% identyczne genetycznie z wirusami opisanymi podczas wcześniejszych zachorowań.

Badacze odkryli mutacje w regionach genomu wykorzystywanych przez startery diagnostyczne (primery), czyli krótkie fragmenty DNA służące do wykrywania materiału genetycznego wirusa.

Zmiany te powodowały, że stosowane wcześniej testy nie rozpoznawały nowych wariantów wirusa.

– Podczas analizy genomów nowych przypadków zidentyfikowaliśmy mutacje w miejscach docelowych primerów, które uniemożliwiały wykrywanie wirusa przy użyciu dotychczasowych metod. Zmodyfikowaliśmy te regiony i obecnie możliwe jest identyfikowanie krążących szczepów – wyjaśnia Claro.

Opracowane przez zespół nowe startery zostały przekazane do Instytutu Adolfo Lutz w São Paulo, który jest głównym ośrodkiem diagnostycznym tego typu zakażeń w stanie São Paulo.

Przypadek z 2020 roku wykryto dzięki metagenomice

Jednym z kluczowych elementów badania była analiza przypadku z 2020 roku. Wirusa wykryto dzięki zastosowaniu metagenomiki – nowoczesnej metody pozwalającej identyfikować mikroorganizmy obecne w próbce bez wcześniejszego wskazania konkretnego patogenu.

Wirus znajdował się we krwi 52-letniego mieszkańca Sorocaby. Mężczyzna często przebywał na terenach leśnych podczas pieszych wędrówek.

Pacjent zgłosił się do placówki podstawowej opieki zdrowotnej 30 grudnia 2019 roku. Następnie został przewieziony do Hospital das Clínicas przy FM-USP w São Paulo z podejrzeniem żółtej gorączki.

Stan chorego szybko się pogarszał, a 11 stycznia 2020 roku mężczyzna zmarł. Wstępne badania nie wykazały obecności ani wirusa żółtej gorączki, ani wirusa Sabiá.

Dopiero zastosowanie szybkiej metody metagenomicznej opracowanej podczas badań doktorskich Claro pozwoliło wykryć rzeczywistego sprawcę zakażenia.

Odnaleziono kolejny śmiertelny przypadek

Po potwierdzeniu obecności wirusa naukowcy przeanalizowali próbki krwi pochodzące od siedmiu wcześniejszych pacjentów z ostrym zespołem krwotocznym i neurologicznym, u których nie potwierdzono zakażenia wirusem żółtej gorączki.

W ten sposób odnaleziono kolejny przypadek zakażenia wirusem Sabiá.

Dotyczył on 63-letniego pracownika rolnego z miasta Assis, który został przyjęty do Hospital das Clínicas 10 grudnia 2019 roku i zmarł dwa dni później.

Zmiany w białkach odpowiedzialnych za zakażanie komórek

W obu przypadkach badacze zaobserwowali zmiany w białkach wirusa odpowiadających za wiązanie się z komórkami człowieka.

Mutacje te mogą mieć znaczenie dla biologii wirusa, jego zdolności zakaźnych oraz potencjalnego wpływu na przebieg choroby.

Przeprowadzone analizy filogenetyczne umożliwiły odtworzenie historii ewolucyjnej patogenu. Wyniki wskazują, że wirus od wielu dekad krąży w Brazylii i nie jest efektem niedawnego zawleczenia z innego regionu świata.

Niewykryte przypadki mogły występować od lat

Zdaniem kierującej brazylijską częścią CADDE prof. Ester Sabino, liczba rozpoznanych zakażeń prawdopodobnie nie odzwierciedla rzeczywistej skali występowania wirusa.

– Prawdopodobnie w przeszłości występowały inne przypadki, które nie zostały zidentyfikowane. Ważne jest poznanie biologii wirusa, opracowanie skutecznych testów diagnostycznych oraz monitorowanie zmian zachodzących w jego genomie, abyśmy mogli lepiej przewidywać przyszłe zachorowania, a nawet potencjalne ogniska epidemiczne – podkreśla badaczka.

Gryzonie są prawdopodobnym rezerwuarem wirusa

Dokładny gatunek zwierzęcia stanowiący naturalny rezerwuar wirusa Sabiá pozostaje nieznany.

Naukowcy przypuszczają jednak, że podobnie jak w przypadku wielu innych arenawirusów są nim dzikie gryzonie.

Oba opisane zakażenia wystąpiły na terenach wiejskich, gdzie kontakt ludzi z dzikimi zwierzętami jest znacznie częstszy.

Metagenomika staje się kluczowym narzędziem nadzoru epidemiologicznego

Prof. Nuno Faria z Imperial College London podkreśla, że nowoczesne metody metagenomiczne stają się niezbędnym elementem monitorowania zagrożeń zdrowia publicznego.

– Podejścia metagenomiczne okazały się kluczowymi narzędziami wykrywania rzadkich lub nieoczekiwanych patogenów, szczególnie wtedy, gdy ukierunkowane testy diagnostyczne zawodzą. Strategia ta była fundamentalna dla identyfikacji śmiertelnych przypadków wirusa Sabiá zarówno u ludzi, jak i u dzikich zwierząt, a także podkreśla znaczenie nadzoru genomowego w wykrywaniu zagrożeń zdrowia publicznego – mówi badacz.

Jeden z najbardziej niebezpiecznych wirusów laboratoryjnych w Brazylii

Wirus Sabiá jest uznawany za jeden z brazylijskich wirusów o najwyższym ryzyku transmisji drogą aerozolu podczas pracy laboratoryjnej.

Z tego powodu jego hodowla i badanie wymagają laboratoriów o najwyższym, czwartym poziomie bezpieczeństwa biologicznego (BSL-4).

Obecnie w Ameryce Południowej nie istnieje jeszcze obiekt posiadający pełne możliwości przechowywania i pracy z aktywnym wirusem Sabiá.

Sytuacja ma się zmienić po uruchomieniu laboratorium Orion budowanego w Campinas przy Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM). Otwarcie obiektu planowane jest na 2030 rok.

Do tego czasu referencyjny szczep wirusa Sabiá pozostaje przechowywany w Stanach Zjednoczonych.

Źródło: PLOS Neglected Tropical Diseases, Genomic characterization of Sabiá virus in Brazil, 2019–2020: Implications for diagnostics, virus evolution, and receptor binding
DOI: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pntd.0014008