El virus de influenza porcina y su evolución en México

Transcripción

1 El virus de influenza porcina y su evolución en México Colaboración entre: Genetics and Genomic Sciences Icahn Institute for Multiscale Biology

2 El virus de la gripe o influenza Megan L. Shaw and Peter Palese (2012). Fields Virology, 6 th Edition

3 El virus de la gripe o influenza. Genoma El material genético son 8 segmentos de RNA. La replicación del virus introduce mutaciones que permiten al virus adaptarse muy rápidamente. Cuando una célula se infecta por dos virus a la vez, producen nuevos virus con combinaciones de los 8 segmentos de los dos virus parentales.

4 El virus de la gripe o influenza. Glicoproteínas La hemaglutinina (HA) y la neuraminidasa (NA) son las proteínas principales de la envuelta. Son las proteínas mas variables. Según los tipos de HA y NA, los virus de la gripe se clasifican en subtipos (H1N1, H1N2, H3N2, H5N1, etc.). Durante la infección el cuerpo produce anticuerpos que protegen frente a otros virus que tenga un hemaglutinina MUY PARECIDA. La vacuna contra la gripe tiene que actualizarse todos los años para adaptarse a los cambios (mutaciones) en la hemaglutinina.

5 Diversidad del virus de la gripe El virus de la gripe se puede encontrar en muchas especies de aves y mamíferos. En ocasiones la infección puede saltar de unas especies a otras. Los cerdos se pueden infectar con cepas de gripe aviares y humanas y originar reassortants. Wright, Neumann and Kawaoka, Fields VIROLOGY, chapter 47 (5 th edition)

6 En resumen Pero para conocer la evolución del virus hay que estudiar todos los segmentos (genoma completo) Para desarrollar vacunas eficaces es importante estudiar la hemaglutinina (segmento 4)

7 La información disponible sobre genomas de influenza porcina en México es muy escasa En Estados Unidos: 1169 genomas completos

8 Evolución de la influenza porcina en USA (1) En 1918 un virus aviar H1N1 se transmitió a humanos y a cerdos. En humanos ocasionó la gran pandemia de 1918 (gripe española). En cerdos se convirtió en la línea porcina clásica H1N1. Hasta 1997 la línea clásica era la única detectada en los cerdos de USA. Lorusso et al Current topics in Microbiology and Immunology. Contemporary epidemiology of North American lineage Triple Reassortant Influenza A viruses in pigs.

9 Evolución de la influenza porcina en USA (2) En el genoma de la influenza porcina clásica H1N1 se mezcló con un virus aviar y con un virus humano H3N2, creando el TRIPLE REASSORTANT H3N2. Mas tarde el triple reassortant intercambió los segmentos de la HA y NA, creando versiones H1N1 y H1N2. Además, la línea clásica seguía circulando. Lorusso et al Current topics in Microbiology and Immunology. Contemporary epidemiology of North American lineage Triple Reassortant Influenza A viruses in pigs.

10 Evolución de la influenza porcina en USA (3) En 2009 aparece en humanos el virus pandémico ph1n1. El análisis de la secuencia muestra que está formado por segmentos de la línea porcina clásica, del triple reassortant y de una línea porcina euroasiática. Muy pronto el virus ph1n1 se transmitió de humanos a cerdos y se mezcló con el triple reassortant. Lorusso et al Current topics in Microbiology and Immunology. Contemporary epidemiology of North American lineage Triple Reassortant Influenza A viruses in pigs.

11 Variabilidad de la hemaglutinina en la influenza porcina en USA de la línea porcina clásica: clusters α, β y γ de la influenza humana: cluster δ y ph1n1 (derivada de la clásica) H1 H3 al menos 3 introducciones de H3 de virus humanos: clusters I, II y III cluster III evolucionó a cluster IV cluster IV se divide en sub-clusters A-F δ1 sub-cluster normalmente en H1N2 δ2 sub-cluster normalmente en H1N1 Lorusso et al Current topics in Microbiology and Immunology. Contemporary epidemiology of North American lineage Triple Reassortant Influenza A viruses in pigs.

12 Variabilidad de la neuraminidasa en la influenza porcina en USA N1 de la línea clásica H1N1 N1 de influenza humana H1N1 N1 del virus pandémico H1N1 N2 de gripe humana de 1998 N2 de gripe humana de 2002 Lorusso et al Current topics in Microbiology and Immunology. Contemporary epidemiology of North American lineage Triple Reassortant Influenza A viruses in pigs.

13 En la actualidad los virus que circulan en cerdos de USA tienen muchas combinaciones de los segmentos del triple reassortant y del ph1n1.

14 RESULTADOS

15 Muestras de influenza porcina obtenidas por los científicos de AVIMEX entre 2010 y Origen Jalisco 26 muestras Sonora 12 muestras Guanajuato 10 muestras Yucatán 6 muestras Puebla 2 muestras Aguas calientes 1 muestra Año muestra muestras muestras muestras muestras Subtipo H1N1 25 muestras H1N2 15 muestras H3N2 17 muestras

16 Secuenciación del genoma completo de las muestras de influenza porcina. (Modificado de Bin Zhou and David E. Wentworth, Influenza A virus molecular virology techniques. In Influenza Virus: Methods and Protocols, Y. Kawaoka and G. Neuman (eds.)). todos los segmentos de los virus de la gripe tienen la misma secuencia en los extremos RT-PCR influenza universal primers: Opti1-F1 5 GTTACGCGCCAGCAAAAGCAGG 3 Opti1-F2 5 GTTACGCGCCAGCGAAAGCAGG 3 Opti1-R1 5 GTTACGCGCCAGTAGAAACAAGG 3 extracción RNA RT-PCR 2000 bp 1650 bp 1000 bp 850 bp segmentos 1, 2, 3 (PB2, PB1, PA) segmento 4 (HA) segmento 5 (NP) segmento 6 (NA) segmento 7 (M) segmento 8 (NS) DEEP SEQUENCING

17 Análisis filogenético de los virus de influenza porcina de México (AVIMEX) comparados con virus publicados de México y de USA segmento PB2 segment Triple reassortant ph1n1 PB2 avian avian PB1 human H3N2 human H3N2 PA avian avian HA human H3N2 sw ch1n1 NP sw ch1n1 sw ch1n1 NA human H3N2 av-like Euras. sw M sw ch1n1 av-like Euras. sw NS sw ch1n1 sw ch1n1

18 Variabilidad de la hemaglutinina Eurasian swine lineage human H3 H3 H1

19 Variabilidad de la neuraminidasa N1 N2

20 PB2 PB1 PA NP M NS HA NA subtype location year avx9 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2010 avx3 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2011 avx11 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2012 avx12 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2012 avx23 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2012 avx40 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2012 avx41 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2012 avx42 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N1 Jalisco 2012 avx54 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N1 Aguasc avx26 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG C-sw-H1 Eu-sw-N1 H1N2 Guanajuato 2012 avx17 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like ph1n1 TRIG H1 (δ1) N2 (2002) H1N2 Jalisco 2011 avx5 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like ph1n1 TRIG H1 (δ1) N2 (2002) H1N2 Jalisco 2011 avx6 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like ph1n1 TRIG H1 (δ1) N2 (2002) H1N2 Jalisco 2011 avx7 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like ph1n1 TRIG H1 (δ1) N2 (2002) H1N2 Jalisco 2011 avx8 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like ph1n1 TRIG H1 (δ1) N2 (2002) H1N2 Jalisco 2011 avx16 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H1 (δ1) N2 (2002) H1N2 Jalisco 2011 avx4 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H1 (δ1) N2 (2002) H1N2 Jalisco 2011 avx13 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 hu98 N2 (1998) H3N2 Jalisco 2011 avx14 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Jalisco 2011 avx57 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Yucatan 2013 avx35 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Jalisco 2012 avx36 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Jalisco 2012 avx37 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Jalisco 2012 avx38 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Jalisco 2012 avx53 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Guanajuato 2013 avx19 pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like pdm-like TRIG H3 (IV) N2 (1998) H3N2 Guanajuato 2012 avx27 ph1n1 ph1n1 TRIG pdm-like pdm-like TRIG pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Guanajuato 2012 avx39 ph1n1 ph1n1 TRIG pdm-like pdm-like TRIG pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Guanajuato 2012 avx43 ph1n1 ph1n1 TRIG pdm-like pdm-like TRIG pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Guanajuato 2012 avx44 ph1n1 ph1n1 TRIG pdm-like pdm-like TRIG pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Guanajuato 2012 avx45 ph1n1 ph1n1 TRIG pdm-like pdm-like TRIG pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Guanajuato 2012 avx46 ph1n1 ph1n1 TRIG pdm-like pdm-like TRIG pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Guanajuato 2012 avx29 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Sonora 2012 avx31 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Sonora 2012 avx51 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Yucatan 2013 avx52 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Yucatan 2013 avx56 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Yucatan 2013 avx58 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 pdm-h1 pdm-n1 H1N1 Jalisco 2013 avx55 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 pdm-h1 hun2 H1N2 Yucatan 2013 avx49 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 H1 (δ2) hun2 H1N2 Sonora 2013 avx50 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 H1 (δ2) hun2 H1N2 Sonora 2013 avx33 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 H3 (IV) N2 (2002) H3N2 Sonora 2012 avx34 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 H3 (IV) N2 (2002) H3N2 Sonora 2012 avx15 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 H3 (IV) N2 (2002) H3N2 Sonora 2012 avx28 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 ph1n1 H3 (IV) N2 (2002) H3N2 Sonora 2012 avx30 TRIG TRIG TRIG c-swh1n1 ph1n1 TRIG C-sw-H1 C-sw-N1 H1N1 Sonora 2012 avx32 TRIG TRIG TRIG ph1n1 TRIG TRIG H3 (IV) N2 (2002) H3N2 Sonora 2012 avx47 TRIG TRIG TRIG TRIG TRIG TRIG Eu-sw H1 pdm-n1 H1N1 Puebla 2013 Genotipos de las muestras de AVIMEX Línea pandemic-like (29 muestras) Genes internos similares a los del virus pandémico H1N1 de Jalisco (n=24) años 2010 a 2014 subtipos H1N1, H1N2 y H3N2 TRIG-pH1N1 reassortants (6 muestras) Guanajuato, 2012, H1N1 descendientes del ph1n1 (15 muestras) genes internos del pandémico H1N1 de Sonora (n=9), Yucatán (n=5) años subtipos H1N1, H1N2 y H3N2 muestras relacionadas con el triple reassortant de USA

21 La línea pandemic-like podría ser descendiente del virus que originó la pandemia de 2009 Línea porcina clásica Antecesor del virus pandémico en cerdos Línea pdm H1N1 Triple? reassortant ~10 años 2009 Línea eurasiática Línea pandemic-like?

22 Los virus que circulan en México son antigénicamente diferentes serum titulación por inhibición de la hemaglutinación virus AVX13 AVX32 AVX38 AVX AVX AVX

23 Conclusiones Los virus de influenza porcina que circulan en México presentan una alta diversidad, con 3 subtipos (H1N1, H1N2 and H3N2) presentes al mismo tiempo en las mismas zonas. Dentro de cada subtipo hay variantes (clusters) genéticas y antigénicas lo que puede tener importantes consecuencias para vacunación. Las líneas de influenza porcina de México están emparentadas con las de USA, pero son diferentes, lo que indica que no hay transmisión muy frecuente entre los dos países. Hemos encontrado una línea (pandemic-like), exclusivamente Mexicana y no descrita hasta el momento, que podría ser descendiente del virus porcino antecesor del pandémico de 2009.

24 Próximos pasos Colaboración con el grupo de la Universidad de Cambridge (UK) para comprobar la identidad de la línea pandemic-like. Colaboración con el grupo de USDA-ARS, Ames, IA, para analizar la antigenicidad de los virus de México utilizando una colección de sueros frente a virus de referencia de influenza porcina.

25 Agradecimientos Microbiology Adolfo García-Sastre Nacho Mena Department of Zoology. University of Cambridge, UK. D. Smith David Burke Refugio Cortes Horacio Lara Felipa Castro F. Quezada E. Soto D. Sarfati Bernardo Lozano Genetics and Genomic Sciences Icahn Institute for Multiscale Biology Harm van Bakel Jayeeta. Dutta