Czytaj ten artykuł w:

Zmienność genetyczna współczesnych szczepów wirusa grypy A w USA

W USA u świń występuje 17 genetycznych kladów szczepów wirusa grypy, które są wynikiem przeniesienia genów ze szczepów ludzkich,i kóre podlegają procesom ekologicznym i ewolucyjnym

Wirus grypy A (IAV) jest jednym z najważniejszych patogenów układu oddechowego świń. Wpływa na śmiertelność i jest powodem istotnych strat w produkcji świń związanych z obniżoną wydajnością oraz kosztami szczepienia i leczenia. Ponadto, świnie są wrażliwe na zakażenie wirusami pochodzącymi od innych gatunków, w tym człowieka, w organizmie świni może dochodzić do tworzenia się nowych reasortantów IAV ważnych z punktu widzenia zdrowia publicznego. Badanie zmienności genetycznej szczepów IAV może pomóc w identyfikacji nowych linii genetycznych wirusa a także w poprawie strategii zwalczania.

Zmienność genetyczna IAV u świń w USA wynika z dryfu i przesunięcia genetycznego, jak i zawleczenia wirusa od innych gatunków (Vincent et al., 2008). Obecnie obserwuje się krążenie trzech dominujących typów (H1N1, H1N2 i H3N2) i czterech głównych linii genetycznych określających pochodzenie segmentów genomu. Klasyczna świńska linia genetyczna H1 pochodzi od ludzkiego wirusa, który wywołał pandemię grypy „hiszpanki” w 1918 roku. Drugą główną linię genetyczną odkryto w końcu lat 1990-tych, której gen hemaglutyniny (HA i neuraminidazy (NA) pochodził od ludzkiej grypy sezonowej H3N2. Ta linia genetyczna była nowym reasortantem zawierającym segmenty HA, NA i PB1 pochodzące z wirusa grypy sezonowej H3N2, segmenty PB2 i PA z wirusa grypy ptaków, a segmenty NP., M i NS z klasycznego wirusa grypy świń H1N1. Z tego powodu nowy wariant wirusa grypy nazwano potrójnym reasortantem. Wirusy te ulegały dalszej reasortacji z klasycznym H1N1 świń uzyskując od niego geny HA i/lub NS, co dało w efekcie pojawienie się nowych wariantów H1N1 i H1N2. Geny wewnętrzne potrójnego reasortanta (TRIG) zachowały charakter świński (M, N, NS), ptasi (PB2 i PA) lub ludzki (PB1). Trzecia linia genetyczna była efektem kolejnego przeniesienia genu H1 szczepów ludzkich na świnie na początku 21 wieku. Najnowsza linia genetyczna pochodzi od wirusów ludzkiej grypy sezonowej H3N2 z lat 2010-2011. Wirusy należące do tych czterech linii genetycznych HA stale ewoluują formując nowe klady (Ryc. 1).

Phylogenies describing the genetic relationships of swine H1 and H3 influenza A hemagglutinin gene sequences from 2015 generated using maximum likelihood methods. Branch color represents clade designations. All branch lengths are drawn to scale, and the scale bar indicates the number of nucleotide substitutions per site.

Ryc. 1. Drzewa filogenetyczne pokazujące pokrewieństwo genetyczne genów H1 i H3 wirusa grypy świń w 2015 roku uzyskane metodą maximum likelyhood. Kolor gałęzi odpowiada nazwie kladu. Długość gałęzi jest proporcjonalna do ilości zmian dla każdej pozycji nukleotydowej.

W 2009 roku w USA uruchomiono ogólnokrajowy program monitoringu ewolucji IAV, a szczególnie szczepu H1N1, który wywołał pandemię w 2009 roku (H1N1pdm09). Program ten zainicjowało ministerstwo rolnictwa USA (USDA) a został wdrożony w ramach National Animal Health Laboratory Network (NAHLN). System opiera się na anonimowym dostarczaniu informacji i materiału przez producentów i lekarzy. Analizowane dane dotyczą stanu pochodzenia, typu próbki, powodu wysłania jej do badania, wieku świni, typu fermy, wyniku badania, oraz, jeśli to możliwe, sekwencji genów HA, NA i M, które są deponowane w NCBI (GenBank) GenBank (Korslund et al., 2012; Anderson et al., 2013). Stały rozwój programu doprowadził do lepszego zrozumienia szczerzenia się IAV w USA, oraz dynamiki ewolucji wirusa od 2010 roku (Anderson, et al., 2013; Anderson, et al., 2015; Lewis, et al., 2014; Rajão, et al., 2015).

Corocznie od 2010 roku w USA stwierdza się endemiczne występowanie H1N1, H1N2 i H3N2. W ostatnich 5 latach występowanie H1N1 i H1N2 wykrywano z podobna częstością (po ok. 35% zidentyfikowanych wirusów). Szczepy H3N2 stanowiły około 30%. W celu precyzyjnego określenia zmienności wirusów H1 wprowadzono system nomenklatury kładów HA wykorzystującej litery alfabetu greckiego. Linie klasyczne określono jako α, β, γ, γ-2, i H1N1pdm09, a ludzkie jako δ-1, δ-2. Geny H3 (klaster IV) podzielono na 6 genetycznych kladów (A do F), i klad H3 podobny do ludzkiego (human-like) (Rajão, et al., 2015; Kitikoon, et al., 2013). Od stycznia 2015 do grudnia 2015 roku spośród wykrytych szczepów 43% H1 należało do kladu γ klasycznej linii genetycznej a 37% sklasyfikowano jako δ-1 linii ludzkiej grypy sezonowej/ Pozostałe 20% wirusów H1 należało do kladów δ-2, α, H1N1pdm09 i β. Z potencjalnych 8 kladów H3 klaster IV-A stanowił większość szczepów krążących w stadach produkcyjnych (61% wirusów H3 w 2015 roku). Zaobserwowano również wzrost liczby szczepów określanych jako H3 podobne do ludzkich (od 5% w grudniu 2014 do 25% w grudniu 2015). Pozostałe klastery IV-B, IV-C, IV-D, IV-E spotykano sporadycznie.

Obecnie wiadomo, że również zmienność NA może wpływać na skuteczność szczepionek przeciw grypie (Sandbulte, et al., 2016). Mimo, że komplikuje to sytuację, w NA występuje znacznie mniej linii genetycznych niż w HA. Geny HA występują z N2 pochodzącymi z jednej z dwóch linii ludzkiej grypy sezonowej H3N2 (z roku 1998 lub 2002: (Nelson et al., 2011)), geny N1 z klasycznej linii świńskiej lub ludzkich genów N1 z sezonowej grypy H1N1 (Anderson et al., 2013). W obecnie krążących u świń wirusach grypy najczęściej występuje klasyczny wariant N1 (94%) a N2 pochodzi z 2002 roku (83%). Rzadziej wykrywa się również wariant N2 z 1998 roku.

Innym analizowanym aspektem jest przestrzenny profil zmienności IAV u świń w USA. USA dzielą się na 5 regionów raportowania zgodnych z dystryktami USDA-APHIS (Ryc. 2A). Między regionami występują różnice w zmienności wirusów i ilości dostarczanych danych (Ryc. 2B). W regionach 1 i 2 częściej wykrywa się H1N1, w regionie 3 H1N2 and w regionie 4 częściej występuje H3N2. Mimo obecności 1,6 mln świń w regionie 5 liczba uzyskanych danych jest niewielka. W regionie 2 stwierdza się największą zmienność kladów HA i NA i pochodzi stąd większość uzyskanych izolatów. Rozkład geograficzny występowania kladów HA i NA wskazuje na sensowność wykorzystania takich badań w doborze składników szczepionek przeciw grypie.

USDA veterinary services regions

Number of swine influenza A isolates in USA

Ryc. 2. Regiony USDA-APHIS (A), i liczba izolatów od świń sklasyfikowanych jak na rycinie 1, uzyskanych z każdego regionu w 2015 roku (B).

Badanie zmienności IAV jest skomplikowane zarówno na poziomie regionalnym jak i globalnym. W USA u świń występuje 17 kladów genetycznych pochodzących od człowieka, które ulegają ewolucji. Podobne zjawiska obserwuje się w skali globalnej (Watson, et al.,2015; Bahl, et al.,2015; Vijaykrishna, et al. 2015). Badania genetyczne współczesnych szczepów IAV informują nas o ewolucji antygenowej i powinny być prowadzone na próbkach reprezentujących populacje świń z różnych regionów. Dane te stanowią podstawę do doboru antygenów szczepionek przeciw grypie i mogą być wykorzystane do analizy zagrożeń zdrowia zwierząt i człowieka.

Artykuły

Choroba Glassera: aktualne informacje08-sie-2016 2 lat 2 miesięcy 15 dni temu

Komentarz do artykułu

To miejsce jest przeznaczone do dyskusji między użytkownikami pig333.com a nie do zadawania pytań autorom artykułów
Skomentuj

Dostęp tylko dla użytkowników portalu 3trzy3. Zaloguj się aby dodać komentarz.

Niezarejestrowany użytkownik 333?Zarejestruj sięszybko i bezpłatnie i uzyskaj dostęp do wszystkich serwisówJesteś zarejestrowany w 333?WEJDŹKliknij tu jeśli zapomniałeś hasła, wyślemy je do Ciebie

tags