În spitale și în rețelele de canalizare din 102 orașe ale lumii au fost descoperite 40.000 de virusuri noi

Un amplu studiu internațional a identificat zeci de mii de virusuri anterior necunoscute în locuri cu flux mare de oameni — de exemplu, în noduri de transport, spitale și sisteme de canalizare. Rezultatele au fost publicate în revista Nature Communications.

Autorii au analizat 2 922 de probe colectate din 102 orașe din 31 de țări. Datele obținute au stat la baza elaborării UPVAtlas (Urban and Peri-urban RNA Virus Atlas — atlasul virusurilor ARN din mediul urban și periurban). Catalogul include 54 945 de taxoni virali, dintre care 77% nu fuseseră descriși anterior.

Virusurile ARN sunt cunoscute mai ales prin bolile pe care le provoacă — dengue, virusul Zika, gripa, febra galbenă, COVID-19. Studiul a arătat că această lume ascunsă ochiului liber este mult mai diversă.

O nouă perspectivă asupra virusurilor

„Cunoșteam multe virusuri care provoacă boli, însă subestimam considerabil diversitatea virusurilor din natură. Atunci când cauți un virus pornind de la o boală concretă, apare o distorsiune sistematică a perspectivei: toate virusurile care nu provoacă boli rămân neobservate. Dacă însă analizăm conținutul unei probe fără această prejudecată, putem obține o imagine mult mai completă a diversității virusurilor”, spune profesorul Antonio Pedro Camargo de la Universitatea din São Paulo, unul dintre autorii studiului.

Cea mai mare parte a materialului — 1 862 din cele 2 922 de probe — a fost colectată din martie până în iulie 2020, conform unui protocol unic. Cu un tampon au fost prelevate probe de pe suprafețele pe care oamenii le ating frecvent — bare de sprijin, bănci, automate de vânzare a biletelor și alte obiecte similare. Restul probelor au fost preluate dintr-o bază de date publică de secvențiere. Acestea reprezintă diferite componente ale mediului urban, inclusiv solul, sedimentele de fund, apa dulce, apele uzate și serele.

Materialul a fost studiat prin metoda metatranscriptomicii — aceasta permite secvențierea simultană a tuturor moleculelor de ARN prezente într-o probă.

„Imaginați-vă că luați o mână de pământ. În ea se vor găsi bacterii, virusuri ale bacteriilor — bacteriofagi — alte microorganisme, insecte și tot ce vă puteți imagina”, explică Camargo.

Cum au analizat

În loc să se izoleze fiecare organism separat, din probă se extrage totalitatea ARN-ului și se secvențiază. Drept rezultat, se obține o cantitate uriașă de fragmente a căror origine nu este cunoscută.

„Avem în față numeroase fragmente de genomuri și, la început, nu știm ce sunt. Doar secvențe de litere. Sarcina este să stabilim cărei entități îi corespunde fiecare fragment. Este o bacterie? Un virus? Iar dacă este un virus — care anume?”, relatează cercetătorul.

Pentru analiza primară a fost utilizat instrumentul de bioinformatică geNomad, dezvoltat de Camargo. Acest program, potrivit creatorului său, «permite procesarea a milioane de fragmente de secvențe de material genetic și stabilirea celor care corespund genomurilor virale». Pentru sistematizarea rezultatelor, au fost comparate secvențele genei enzimei RdRP — ARN-polimeraza dependentă de ARN, implicată în multiplicarea virusurilor ARN — și au fost reconstruite legăturile filogenetice, adică presupusa înrudire evolutivă. Unele secvențe diferă atât de mult de toate cele descrise anterior, încât s-a propus delimitarea unor noi categorii taxonomice.

Totodată, studiul a acoperit doar vârful aisbergului. Curbele de acumulare — grafice care arată câte virusuri noi, anterior necunoscute, sunt descoperite pe măsură ce sunt analizate probe suplimentare — practic nu au ajuns la un platou pentru niciun tip de probe. Aceasta înseamnă că cele aproape 55 000 de virusuri incluse în catalog reprezintă doar o mică parte dintre cele prezente în locurile studiate.

„Diversitatea virusurilor este extrem de mare — mult mai mare decât presupuneam anterior. Cred că tocmai aceasta este concluzia principală a articolului”, rezumă profesorul.

Cine este în pericol

Gazdele potențiale au putut fi determinate pentru aproximativ o treime dintre secvențe, iar mai mult de jumătate dintre acestea aparțin virusurilor care infectează bacterii.

Compararea rezultatelor cu baza VIRION (Global Virome in One Network) a identificat 60 de virusuri cu probabilitate ridicată de a infecta oamenii și alte 47 care pot infecta alte mamifere. Dintre cele 60 de virusuri potențial capabile să infecteze oamenii, 19 au fost descoperite în mediul urban, iar 34 — în probe de origine animală.

Au fost identificați și 166 de bacteriofagi, inclusiv unii care infectează bacterii din grupul ESKAPE, care include microorganisme semnificative din punct de vedere clinic, precum stafilococul auriu.

În general, pe suprafețele urbane — străzi, bănci, stații și magazine — diversitatea virusurilor s-a dovedit a fi mai redusă decât în mediile naturale, de exemplu în sol și în sedimentele de fund. Excepție au făcut apele uzate — în acestea a fost identificat unul dintre cele mai înalte niveluri de diversitate dintre toate probele studiate.

Atlasul va deveni un punct de plecare atât pentru studierea evoluției virusurilor și a dinamicii compoziției microvieții în funcție de condiții, cât și pentru dezvoltarea terapiei cu fagi.