La dinámica de transmisión de las principales mutaciones del SARS-CoV-2 por subclasificación se revela en un nuevo estudio

A lo largo de la actual pandemia de coronavirus 2019 (COVID-19), ha habido varias olas atribuidas a variantes de la cepa original de Wuhan del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Las variantes más destacadas son las denominadas variables de preocupación (VOC): Alpha, Beta, Delta, Gamma y Omicron, debido a su mayor transmisibilidad y capacidad potencial para evadir respuestas inmunitarias.

antecedentes

La detección de la secuencia del genoma del SARSCoV2 ha abierto posibilidades nunca antes imaginadas para rastrear diferentes variantes, caracterizar los genomas virales, investigar los mecanismos moleculares y celulares, determinar el origen y la evolución del virus y examinar una amplia gama de otros elementos de la epidemia.

La Iniciativa Global para el Intercambio de Datos sobre la Influenza Aviar (GISAID) ha sido un depósito de datos para las secuencias del genoma viral de los casos confirmados de infección desde el comienzo de la pandemia. Se han compilado más de 10 millones de secuencias hasta abril de 2022.

Sin embargo, analizar este gran conjunto de datos se está volviendo cada vez más difícil con la tasa de crecimiento actual. Así, en un estudio reciente publicado en el servidor de preimpresión bioRxiv*un equipo de investigadores ha ideado una forma de reducir el tamaño de un gran conjunto de genomas mediante la combinación de grupos (CSS) de variación de un solo nucleótido (SNV) correlacionados con asociación alélica.

CSS se utiliza para reducir dimensiones

La asociación alélica con SNV se observa en variantes emergentes de SARS-CoV-2. Debido a esta característica conservada, la correlación alélica se puede utilizar para reducir la dimensionalidad de los grandes datos y permitir que las variantes se dividan en subtipos.

Los autores combinaron SNV con R. asociaciones por pares² >0.5 y CSS detectados usando un promedio móvil ponderado exponencial (EWMA), excepto para SNV cuya frecuencia de ocurrencia es menor a 20.

La matriz de secuencia genómica de 29 409 × 2 119 724 se redujo a 1 366 de las 9 848 matrices CSS después de la reducción de dimensión en 3 fases. La definición de CSS puede variar según el objetivo analítico y puede contener cualquier subconjunto de la base de datos genómica, como cepas detectadas a lo largo del tiempo, entre países o entre segmentos del genoma. Además, los niveles de asociación alélica se pueden modificar para enfatizar ciertos aspectos de interés.

Los autores detectaron 1057 CSS en total con cuatro a 33 SNV en cada uno, y 1366 SNV de firma en total. Desde marzo de 2020, la cepa D614G SARS-CoV-2 ha sido la más prevalente, representando el 94,38 % de todas las cepas registradas, y 1053 de las 1057 CSS identificadas en este estudio son >99,9 % de la cepa D614G SARS-CoV-2 .

Potenciador de transmisión y supresor de SNV para COV

La técnica CSS se puede extender a países individuales para describir las diferencias de raza y tipo con mayor profundidad. Como los COV delta altamente patógenos se detectaron por primera vez en la India, los autores utilizaron la tecnología CSS para obtener más subtipos de la cepa secuenciada delta en la India, lo que resultó en 11 subespecies, las primeras seis de las cuales fueron objeto de este estudio. Los primeros tres subtipos mostraron trayectorias de tiempo crecientes, mientras que los otros tres tenían trayectorias de tiempo significativamente reducidas.

Ocho, nueve y once SNV característicos con 100 % de asociaciones alélicas identifican los primeros tres subtipos con vías temporales ascendentes. Los autores llamaron a estos distintos SNV «refuerzos de transmisión» porque están más estrechamente relacionados con el rápido aumento de la frecuencia.

Además de los SNV potenciadores en algunas cepas, los tres subtipos restantes, con rutas de tiempo reducidas, comprenden un conjunto de SNV 100 % relacionados con la firma. Estos SNV distintos parecen haber «detenido» el crecimiento de las pistas de tiempo.

La tecnología CSS también se ha aplicado al compuesto alfa-VOC, que se aisló por primera vez en el Reino Unido. El primer subtipo tiene un curso de tiempo mucho mayor en comparación con los otros dos tipos identificados. Estos subtipos alfa se observaron en varias otras regiones y siguieron un patrón cronológico similar.

Los autores llamaron a los SNV el sello distintivo de los potenciadores de transmisión del subtipo Alpha 01 porque mejoraron la transmisión de la variante. Algunos de estos potenciadores se encuentran en los subtipos alfa 02 y 03, pero también han adquirido un conjunto de supresores que parecen evitar que aumente el curso del tiempo.

En ausencia de potenciadores de la transmisión, la fracción de cepas pertenecientes al primer subtipo se redujo significativamente. Este hallazgo significa que los reforzadores están cooperando. Los autores tampoco lograron identificar muestras adecuadas o un conjunto adecuado de inhibidores para los subtipos delta. Como resultado, no está claro si el inhibidor de la transferencia actúa solo o en tándem para reducir las trayectorias temporales.

Los autores utilizaron el mismo procedimiento de subclasificación en el VOC de Omicron, pero con un tamaño de muestra mucho mayor. Los tipos I y II tienen un curso de tiempo mucho más largo que el subtipo III. Los perfiles de curso de tiempo de estos subtipos de omicron fueron consistentes. Los distintivos SNV Omicron-01 y Omicron-02 fueron nombrados potenciadores de transmisión porque mejoraron la transmisión variable. Algunos de estos potenciadores se encuentran en Omicron-03, pero lo que es más importante, han adquirido un conjunto de supresores que parecen evitar que aumente el curso del tiempo.

En ausencia de potenciadores de la transmisión, el número de cepas pertenecientes a los dos primeros subtipos se redujo significativamente. Este hallazgo significa que los reforzadores trabajan en cooperación. No hubo muestras suficientes o evidencia de un subconjunto de capacitores, como se observó con Alpha y Delta. Como resultado, no está claro si el inhibidor de la transferencia actúa solo o en tándem para reducir las trayectorias temporales. Sin embargo, desde su aparición inicial en noviembre de 2021, los cuatro SNV han aparecido juntos.

Ramificaciones

Dado que el SARS-CoV-2 está en constante evolución, existe una necesidad insatisfecha de monitorear las diferencias temporales de los subtipos virales, identificar sus SNV característicos y mejorar la comprensión y el manejo de la pandemia actual.

Cuando el genoma tiene un tamaño de más de un millón, el análisis se vuelve difícil. Los resultados de este estudio muestran que la asociación alélica es una firma del surgimiento y evolución de un subtipo y, por lo tanto, puede usarse para identificar un subtipo de un linaje.

*Nota IMPORTANTE

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no están sujetos a revisión por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica/comportamiento relacionado con la salud ni tratarse como información establecida.