Tecnologia Científica

COVID-19: análise de rede genética fornece 'instantâneo' de origens pandêmicas
Os pesquisadores de Cambridge, Reino Unido e Alemanha dizem que seus métodos podem ser usados ​​para ajudar a identificar fontes de infecção não documentadas.
Por Fred Lewsey - 09/04/2020

Crédito: Forster et al.  
Figura do artigo do PNAS mostrando as rotas de transmissão usando redes filogenéticas.

O estudo mostra a "supernova incipiente" do COVID-19 por meio de mutações genéticas, que se espalhou da China e Ásia para a Austrália, Europa e América do Norte. Os pesquisadores dizem que seus métodos podem ser usados ​​para ajudar a identificar fontes de infecção não documentadas.  

"A análise da rede filogenética tem o potencial de ajudar a identificar fontes de infecção não documentadas por COVID-19"

Peter Forster

Pesquisadores de Cambridge, Reino Unido e Alemanha reconstruíram os primeiros “caminhos evolutivos” do COVID-19 em humanos - à medida que a infecção se espalhava de Wuhan para a Europa e América do Norte - usando técnicas de redes genéticas.

Ao analisar os primeiros 160 genomas completos de vírus a serem seqüenciados de pacientes humanos, os cientistas mapearam parte da disseminação original do novo coronavírus por meio de suas mutações, o que cria diferentes linhagens virais.

“Existem muitas mutações rápidas para rastrear ordenadamente uma árvore genealógica COVID-19. Usamos um algoritmo matemático de rede para visualizar simultaneamente todas as árvores plausíveis ”, afirmou o geneticista Peter Forster, principal autor da Universidade de Cambridge.  

“Essas técnicas são conhecidas principalmente por mapear os movimentos das populações humanas pré-históricas através do DNA. Achamos que esta é uma das primeiras vezes que eles foram usados ​​para rastrear as rotas de infecção de um coronavírus como o COVID-19. ” 

A equipe utilizou dados de genomas de vírus amostrados em todo o mundo entre 24 de dezembro de 2019 e 4 de março de 2020. A pesquisa revelou três "variantes" distintas do COVID-19, consistindo em aglomerados de linhagens intimamente relacionadas, que eles rotulam como 'A', ' B 'e' C '.

Forster e colegas descobriram que o tipo mais próximo de COVID-19 daquele descoberto em morcegos - o tipo 'A', o “genoma original do vírus humano” - estava presente em Wuhan, mas surpreendentemente não era o tipo de vírus predominante na cidade.

Versões mutantes de 'A' foram vistas em americanos que viviam em Wuhan, e um grande número de vírus do tipo A foi encontrado em pacientes dos EUA e da Austrália.

O principal tipo de vírus de Wuhan, 'B', foi prevalente em pacientes de todo o leste da Ásia. No entanto, a variante não viajou muito além da região sem outras mutações - implicando um "evento fundador" em Wuhan, ou "resistência" contra esse tipo de COVID-19 fora do leste da Ásia, dizem os pesquisadores.

A variante 'C' é o principal tipo europeu, encontrado em pacientes precoces da França, Itália, Suécia e Inglaterra. Ele está ausente na amostra continental chinesa do estudo, mas é visto em Cingapura, Hong Kong e Coréia do Sul.

A nova análise também sugere que uma das primeiras introduções do vírus na Itália ocorreu por meio da primeira infecção alemã documentada em 27 de janeiro, e que outra rota inicial de infecção italiana estava relacionada a um "cluster de Cingapura".

É importante ressaltar que os pesquisadores dizem que suas técnicas de redes genéticas traçaram com precisão as rotas de infecção estabelecidas: as mutações e linhagens virais uniram os pontos entre os casos conhecidos.

Como tal, os cientistas argumentam que esses métodos "filogenéticos" poderiam ser aplicados ao mais recente seqüenciamento do genoma de coronavírus para ajudar a prever futuros pontos quentes globais de transmissão e aumento de doenças.

"A análise da rede filogenética tem o potencial de ajudar a identificar fontes de infecção não documentadas por COVID-19, que podem ser colocadas em quarentena para conter a disseminação da doença em todo o mundo", disse Forster, membro do Instituto McDonald de Pesquisa Arqueológica de Cambridge, além de Instituto de Educação Continuada da Universidade.

Os resultados são publicados hoje na revista Proceedings da Academia Nacional de Ciências (PNAS) . O software usado no estudo, bem como as classificações para mais de 1.000 genomas e contagem de coronavírus, está disponível gratuitamente em www.fluxus-technology.com .   

A variante 'A', mais intimamente relacionada ao vírus encontrado em morcegos e pangolins, é descrita como “a raiz do surto” pelos pesquisadores. O tipo 'B' é derivado de 'A', separado por duas mutações, então 'C' é, por sua vez, uma 'filha' de 'B'.

Os pesquisadores dizem que a localização da variante 'B' no leste da Ásia pode resultar de um "efeito fundador": um gargalo genético que ocorre quando, no caso de um vírus, um novo tipo é estabelecido a partir de um pequeno grupo isolado de infecções.

Forster argumenta que há outra explicação que vale a pena considerar. “O vírus do tipo B Wuhan pode ser imunológico ou ambientalmente adaptado a uma grande parte da população do leste asiático. Pode ser necessário mudar para superar a resistência fora do leste da Ásia. Parece que vemos uma taxa de mutação mais lenta no leste da Ásia do que em outros lugares, nesta fase inicial. ”

Ele acrescentou: “A rede viral que detalhamos é um instantâneo dos estágios iniciais de uma epidemia, antes que os caminhos evolutivos do COVID-19 sejam obscurecidos por um grande número de mutações. É como pegar uma supernova incipiente em flagrante. ”

Desde a realização do estudo PNAS de hoje, a equipe de pesquisa ampliou sua análise para 1.001 genomas virais. Embora ainda seja revisto por pares, Forster diz que o trabalho mais recente sugere que a primeira infecção e disseminação entre os seres humanos do COVID-19 ocorreu entre meados de setembro e início de dezembro. 

Os métodos de rede filogenética usados ​​pelos pesquisadores - permitindo a visualização simultânea de centenas de árvores evolutivas em um gráfico simples - foram pioneiros na Nova Zelândia em 1979, depois desenvolvidos por matemáticos alemães na década de 1990.

Essas técnicas chamaram a atenção do arqueólogo Professor Colin Renfrew, co-autor do novo estudo do PNAS, em 1998. Renfrew estabeleceu um dos primeiros grupos de pesquisa em arqueogenética do mundo na Universidade de Cambridge.

 

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