Enigmas científicos cercam o novo coronavírus de Wuhan

Com base em artigos científicos publicados recentemente, esse novo coronavírus possui características virológicas sem precedentes que sugerem que a engenharia genética pode estar envolvida em sua criação

Por Yuhong Dong

O surto repentino do novo coronavírus de Wuhan (2019-nCoV) fez com que toda a província de Hubei e três grandes cidades da província de Zhejiang fossem submetidas a quarentena na China. Outras nações estão tentando ansiosamente tirar seu povo da China, e restrições estão sendo impostas aos voos para a China. Como esse novo vírus tem uma velocidade de transmissão extremamente alta (alto R0) e uma alta taxa de mortalidade, ele se apresenta um desafio significativo à saúde pública, não apenas na China, mas em todo o mundo.

Existem grandes lacunas em nosso conhecimento sobre a origem do vírus, a duração da transmissão humano a humano e o gerenciamento clínico dos infectados com base nas informações limitadas atuais provenientes da China. No entanto, as conclusões dos cientistas que publicaram recentemente trabalhos de pesquisa sobre esse vírus estão resumidas abaixo.

Artigo da Lancet relata que o vírus Wuhan provavelmente não foi causado por recombinação natural

A maioria dos artigos relatou que o 2019-nCoV está apenas 88% relacionado ao coronavírus de morcego mais próximo, apenas 79% ao SARS e apenas 50% ao MERS. O professor Roujian Lu, do Laboratório Chave de Biossegurança da China, Instituto Nacional de Controle e Prevenção de Doenças Virais, Centro Chinês de Controle e Prevenção de Doenças, e seus co-autores comentaram em um artigo de 30 de janeiro na Lancet que “a recombinação provavelmente não é a razão para o surgimento deste vírus”.

Em 27 de janeiro de 2020, um estudo realizado por 5 cientistas gregos analisou as relações genéticas do vírus 2019-nCoV e descobriu que “o novo coronavírus fornece uma nova linhagem para quase metade de seu genoma, sem relações genéticas estreitas com outros vírus do subgênero do sarbecovírus. “E tem um segmento médio incomum nunca visto antes em nenhum coronavírus. Tudo isso indica que 2019-nCoV é um novo tipo de coronavírus. Os autores do estudo rejeitaram a hipótese original de que 2019-nCoV se originou de mutações naturais aleatórias entre diferentes coronavírus. (Paraskevis et al 2020 BioRxiv) O artigo é uma pré-impressão disponibilizada através do bioRxiv e não foi revisado por pares.

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Infográfico do novo coronavírus de Wuhan (Yuhong Dong)

Identidade genética muito alta em pacientes indica uma transmissão recente para seres humanos

O 2019-nCoV é um vírus de RNA. Os vírus RNA têm altas taxas de mutação natural. O estudo Lancet de Lu et al. afirma: “Como um vírus de RNA típico, a taxa evolutiva média dos coronavírus é de aproximadamente 10-4 substituições de nucleotídeos por local por ano, com mutações surgindo durante cada ciclo de replicação. É, portanto, surpreendente que as sequências de 2019-nCoV de diferentes pacientes aqui descritos sejam quase idênticas, com mais de 99,9% de identidade de sequência. Essa descoberta sugere que o 2019-nCoV se originou de uma fonte dentro de um período muito curto e foi detectado relativamente rapido”.

Um artigo de 31 de janeiro de Jon Cohen na Science afirmou: “Quanto mais tempo um vírus circula em uma população humana, mais tempo ele tem para desenvolver mutações que diferenciam cepas em pessoas infectadas, e considerando que as sequências de 2019-nCoV analisadas até o momento diferem uma da outra por sete nucleotídeos,  isso sugere, no máximo,que ele infectou os seres humanos muito recentemente. Mas continua sendo um mistério o animal que espalhou o vírus para os seres humanos”.

Fonte do mercado Huanan ou morcegos ou não é a história toda

Prof. Lu et. al. também discutiu o hospedeiro natural do vírus. Uma hipótese inicial era de que o vírus havia passado para humanos a partir de morcegos vendidos no mercado de frutos do mar  Huanan, em Wuhan.

Lu et. al escreveram: “Primeiro, o surto foi relatado pela primeira vez no final de dezembro de 2019, quando a maioria das espécies de morcegos em Wuhan está hibernando. Segundo, nenhum morcego foi vendido ou encontrado no mercado de frutos do mar de Huanan, enquanto vários animais não aquáticos (incluindo mamíferos) estavam disponíveis para compra. Terceiro, a identidade de sequência entre 2019-nCoV e seus parentes próximos bat-SL-CoVZC45 e bat-SL-CoVZXC21 foi inferior a 90%. Portanto, bat-SL-CoVZC45 e bat-SL-CoVZXC21 não são ancestrais diretos de 2019-nCoV”.

Os autores apontam que, embora o 2019-nCoV que causou o surto de Wuhan possa ter sido hospedado inicialmente por morcegos, ele pode ter sido transmitido aos seres humanos por outros mecanismos ainda desconhecidos.

O artigo da Science dizia: “O mercado Huanan teve um papel preponderante na divulgação do 2019-nCoV, mas se foi a origem do surto permanece incerto. Muitos dos casos confirmados inicialmente em 2019 – nCoV – 27 dos 41 primeiros em um relatório, 26 dos 47 em outro – estavam conectados ao mercado de Wuhan, mas até 45%, incluindo os primeiros, não. Isso aumenta a possibilidade de que o salto inicial nas pessoas tenha acontecido em outro lugar”.

A proteína S tem 4 mutações precisas sem afetar sua afinidade pelo receptor humano

Todo vírus deve ter um receptor para se ligar às células humanas, só pode viver dentro das células humanas e deve confiar nas células humanas para se replicar. Sem esses recursos, os vírus encontrados circulando no sangue ou nos tecidos são facilmente eliminados pelo sistema imunológico humano.

Os vírus entram nas células humanas através de canais específicos de proteínas da superfície. A interação das proteínas da superfície viral que se ligam às células humanas é semelhante à maneira como as chaves são usadas para abrir os cadeados.

Estudos anteriores demonstraram que existem vários receptores aos quais diferentes coronavírus se ligam, como a enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) para SARS-CoV. Os receptores ACE2 estão abundantemente presentes no tecido humano, especialmente ao longo dos revestimentos epiteliais do pulmão e intestino delgado, fornecem rotas de entrada nas células para SARS-CoV.

De acordo com o artigo Lancet de Lu et al., há uma semelhança estrutural entre os domínios de ligação ao receptor de SARS-CoV e 2019-nCoV. A proteína S do 2019-nCoV é responsável pela ligação aos receptores celulares e é crucial para o direcionamento viral do tecido hospedeiro. Os dados de modelagem molecular de Lu et. al. sugere que, apesar da presença de mutações de aminoácidos no domínio de ligação ao receptor 2019-nCoV, o 2019-nCoV pode usar o receptor ACE2 para obter entrada nas células hospedeiras.

Em 21 de janeiro de 2020, Xintian Xu et al. do Laboratório Chave de Virologia Molecular e Imunologia, Instituto Pasteur de Xangai, Centro de Mega-Ciência em Biossegurança, Academia Chinesa de Ciências, Xangai, China, publicou um artigo intitulado “Evolução do novo coronavírus do surto de Wuhan e modelagem de seu pico proteína para risco de transmissão humana” em SCIENCE CHINA Life Sciences. Este artigo forneceu uma análise mais precisa da proteína S do coronavírus 2019-nCoV de Wuhan.

Sabe-se que a proteína S geralmente possui as seqüências de aminoácidos mais variáveis ​​em comparação com outros domínios genéticos do coronavírus. No entanto, apesar da considerável distância genética entre o Wuhan CoV e o SARS-CoV infectante, e a baixa homologia geral da proteína S de Wuhan CoV com a da proteína SARS-CoV, a proteína S de Wuhan CoV teve várias manchas de sequências em o domínio de ligação ao receptor (RBD) com uma alta homologia com a do SARS-CoV. Os resíduos nas posições 442, 472, 479, 487 e 491 na proteína S-SARS-CoV foram relatados como estando na interface do complexo receptor e considerados críticos para espécies cruzadas e transmissão humano-humano de SARS-CoV. Portanto, para nossa surpresa, apesar de substituir quatro dos cinco resíduos importantes de aminoácidos da interface, verificou-se que a proteína S do Wuhan CoV possui uma afinidade de ligação significativa à ACE2 humana. Os resíduos de substituição nas posições 442, 472, 479 e 487 na proteína Wuhan CoV S não alteraram a confirmação estrutural. A proteína Wuhan CoV S e a proteína SARS-CoV S compartilharam uma estrutura 3-D quase idêntica na RBD domínio, mantendo assim van der Waals e propriedades eletrostáticas semelhantes na interface de interação. Assim, o Wuhan CoV ainda é capaz de representar um risco significativo à saúde pública para transmissão humana por meio da via de ligação à proteína S-ACE2 ”. (Grifo nosso)

Já sabemos que o coronavírus 2019-nCoV é um vírus diferente do SARS. Entende-se que a proteína S é altamente variável. Não seria surpresa se a sequência genética, a estrutura da proteína e até a função da proteína S de 2019-nCoV forem diferentes da do vírus da SARS. Mas, como esse novo vírus pode ser tão inteligente a ponto de sofrer uma mutação precisa em locais selecionados, preservando sua afinidade de ligação ao receptor ACE2 humano? Como o vírus mudou apenas quatro aminoácidos da proteína S? O vírus sabia como usar Repetições Palindrômicas Curtas entre Espaços Regularmente Agrupados (CRISPR) para garantir que isso acontecesse?

Descoberta impressionante: inserções de proteína S do HIV

Em 27 de janeiro de 2020, Prashant Pradhan et. al. do instituto indiano de tecnologia publicou um artigo intitulado “Semelhança sobrenatural de inserções únicas na proteína S do 2019-nCoV com HIV-1 gp120 e Gag”, que está atualmente sendo revisado. O autor correspondente deste artigo, o professor Bishwajit Kundu, é especializado em engenharia genética e genética de proteínas e publicou cerca de 41 artigos nos últimos 17 anos no PubMed, incluindo periódicos biomédicos de alto impacto.

Os autores encontraram 4 inserções na glicoproteína spike (S) que são exclusivas do 2019-nCoV e não estão presentes em outros coronavírus. “É importante ressaltar que os resíduos de aminoácidos em todas as 4 inserções têm identidade ou semelhança com os do HIV-1 gp120 ou HIV-1 Gag. Curiosamente, apesar das inserções serem descontínuas na sequência de aminoácidos primária, a modelagem em 3D do 2019-nCoV sugere que elas convergem para constituir o local de ligação ao receptor. A descoberta de 4 inserções únicas no 2019-nCoV, todas com identidade / semelhança com resíduos de aminoácidos nas principais proteínas estruturais do HIV-1, é improvável que seja fortuita por natureza.”(Grifo nosso).

Pradhan et al. acrescentou: “Para nossa surpresa, essas inserções de sequência não estavam ausentes apenas na proteína S da SARS, mas também não foi observado em nenhum outro membro da família Coronaviridae. Isso é surpreendente, pois é pouco provável que um vírus tenha adquirido inserções únicas naturalmente em um curto período de tempo”.

“Inesperadamente, todas as inserções foram alinhadas com o vírus da imunodeficiência humana 1 (HIV-1). Análises posteriores revelaram que sequências alinhadas de HIV-1 com 2019-nCoV foram derivadas da glicoproteína de superfície gp120 (posições da sequência de aminoácidos: 404-409, 462-467, 136-150) e da proteína Gag (366-384 aminoácido). A proteína Gag do HIV está envolvida na ligação da membrana do hospedeiro, no empacotamento do vírus e na formação de partículas semelhantes a vírus. Gp120 desempenha papel crucial no reconhecimento da célula hospedeira por ligação ao receptor primário CD4. Essa ligação induz rearranjos estruturais no GP120, criando um local de ligação de alta afinidade para um co-receptor de quimiocina como CXCR4 e / ou CCR5”.

É sabido que as células CD4 são essenciais para a imunidade humana e são os alvos diretos do vírus da imunodeficiência humana ou HIV. O HIV se liga às células CD4, entra e infecta-as. O vírus então transforma cada célula CD4 infectada em uma fábrica, criando mais vírus HIV até que todas as células CD4 sejam destruídas. As pessoas infectadas pelo HIV perdem sua imunidade ou sistema de defesa, que é como um país que perde a função de seu exército.

Se examinarmos mais de perto as 4 inserções da proteína S na figura 3 (de Pradhan et al. 2020 bioRxiv), todas elas estão localizadas na superfície de ligação da proteína, aparentemente projetadas para poder se ligar ao alvo locais de receptores celulares. A mutação acidental natural seria distribuída aleatoriamente por todo o comprimento da proteína S. É altamente improvável que todas essas inserções se manifestem coincidentemente no local de ligação da proteína S.O artigo de Pradhan et. al. é uma pré-impressão disponibilizada pelo bioRxiv e não foi revisada por pares.

O bioRxiv relata: “Este artigo foi retirado por seus autores. Eles pretendem revisá-lo em resposta aos comentários recebidos da comunidade de pesquisa sobre sua abordagem técnica e sua interpretação dos resultados. Se você tiver alguma dúvida, entre em contato com o autor correspondente”.

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Evidência clínica: Pacientes sofrem tempestade de citocinas com declínio progressivo em linfócitos sanguíneos

Pradhan et. al. as conclusões estão certas ou erradas? Se correto, o vírus deve ser capaz de invadir células T CD4 humanas e resultar em características clínicas correspondentes. Artigo publicado no The Lancet em 24 de janeiro de 2020 pelo professor Chaolin Huang do Hospital Jin Yin-tan, Wuhan, China, et. al., revisando “Características clínicas de pacientes infectados com o novo coronavírus de 2019 em Wuhan, China” apóia Pradhan et. todas as conclusões.

Huang analisou 41 pacientes hospitalizados admitidos com infecção por nCoV 2019 confirmada em laboratório a partir de 2 de janeiro de 2020. “Apenas 27 (66%) dos 41 pacientes foram expostos ao mercado de frutos do mar de Huanan. Sintomas comuns no início da doença foram febre (98%), tosse (76%) e mialgia ou fadiga (44%); os sintomas menos comuns foram produção de escarro (28%), dor de cabeça (8%), hemoptise (5%) e diarréia (3%). A dispneia se desenvolveu em 55% (tempo médio desde o início da doença até a dispneia 8,0 dias). 63% tinham linfopenia. Todos os 41 pacientes apresentaram pneumonia com achados anormais na TC do tórax. As complicações incluíram síndrome do desconforto respiratório agudo (29%), RNAemia (15%), lesão cardíaca aguda (12%) e infecção secundária (10%). 32% dos pacientes foram internados em UTI e seis (15%) morreram. Comparados com pacientes não internados em UTI, os pacientes em UTI apresentaram níveis plasmáticos mais elevados de IL2, IL7, IL10, GSCF, IP10, MCP1, MIP1A e TNFα. A infecção 2019-nCoV causou aglomerados de doenças respiratórias graves semelhantes ao coronavírus da síndrome respiratória aguda grave e foi associada à admissão na UTI e alta mortalidade”.

Embora baixas contagens de glóbulos brancos sejam comuns em infecções virais, é surpreendente que 63% de todos os pacientes infectados e 85% dos internados na UTI apresentem linfopenia com contagem de linfócitos <1 × 0 × 109 / L. Num estudo sobre SARS publicado em março de 2004 por C.M. Chu et. al. no jornal Thorax, a contagem média de linfócitos era frequentemente relatada como normal.

Em 22 de janeiro de 2020, duas diretrizes clínicas para o diagnóstico e tratamento do Wuhan 2019-nCoV foram publicadas nos sites da China. Um é o “Guia Rápido para o Diagnóstico e Tratamento da Nova Pneumonia por Coronavírus”, de autoria do grupo de especialistas do Hospital Tongji, e o outro é “Instruções para Manusear o Novo Coronavírus 2019”, do Wuhan Union Hospital da Faculdade de Medicina de Tongji da Universidade de Ciências Huazhong e Tecnologia. A primeira diretriz indica claramente uma “redução progressiva de linfócitos”, enquanto a segunda diretriz destaca “a importância de monitorar o valor absoluto dos linfócitos”. (Ênfase adicionada)

Portanto, a redução observada de linfócitos deve ter significado clínico em uma certa proporção de pacientes. Os linfócitos T CD4 positivos constituem uma fração principal de todos os linfócitos. Embora não seja um teste de rotina para pacientes com infecção por coronavírus, talvez o monitoramento da contagem de células CD4 seja útil em pacientes com 2019-nCoV.

Outra característica clínica de pacientes infectados com 2019-nCoV são os altos níveis de citocinas e quimiocinas séricas, que são definidas como uma tempestade de citocinas (Huang et al 2020 Lancet). Isso é consistente com a observação de Pradhan et al. que os rearranjos estruturais indutores da proteína S 2019-nCoV no GP120, criando um local de ligação de alta afinidade para um co-receptor de quimiocina, como CXCR4 e / ou CCR5. É sabido que a ativação dos receptores da superfície das células T pode causar uma tempestade de citocinas. Tempestades de citocinas têm potencial para criar danos significativos aos órgãos e tecidos corporais. Se ocorrer uma tempestade de citocinas nos pulmões, por exemplo, células imunes, como macrófagos e líquidos, podem desencadear danos nos tecidos que resultam em desconforto respiratório agudo e possível morte.

Os Centros de Controle de Doenças dos Estados Unidos declararam: “Não há tratamento antiviral específico recomendado para a infecção por 2019 nCoV.” . Uma experiência clínica mais detalhada precisa ser compartilhada.

Conclusão

Existem muitas questões científicas sobre esse novo vírus. Com base em artigos científicos publicados recentemente, esse novo coronavírus possui características virológicas sem precedentes que sugerem que a engenharia genética pode estar envolvida em sua criação. O vírus apresenta características clínicas graves, o que o torna uma ameaça significativa. É imperativo que cientistas, médicos e pessoas de todo o mundo, incluindo governos e autoridades de saúde pública, façam todos os esforços para investigar esse vírus misterioso e suspeito, a fim de elucidar sua origem e possibilitar melhor resposta às populações na China e no mundo.

Yuhong Dong é mestre em medicina pela Universidade de Medicina de Pequim e possui doutorado em doenças infecciosas pela Universidade de Pequim. Dong tem 17 anos de experiência profissional em tratamento clínico de doenças infecciosas virais e pesquisa de medicamentos antivirais. Dong trabalhou como médico no Primeiro Hospital Afiliado da Universidade de Medicina de Pequim e depois como especialista científico médico especializado em pesquisa clínica de medicamentos antivirais na pesquisa e desenvolvimento da Novartis. Atualmente, ela trabalha como diretora científica de uma empresa suíça de biotecnologia.

Referências

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  2. Paraskevis D., Kostaki E.G., Magiorkinis G., et al. A análise evolutiva do genoma completo do novo vírus corona (2019-nCoV) rejeita a hipótese de emergência como resultado de um evento recente de recombinação. bioRxiv 2020.01.26.920249. Texto completo on-line
  3. Huang C, Wang Y, Li X, et al. Características clínicas de pacientes infectados com o novo coronavírus de 2019 em Wuhan, China. The Lancet, 2020. Texto completo on-line
  4. Cohen Jon. Mineração de genomas de coronavírus em busca de pistas sobre as origens do surto. Science 2020. Texto completo on-line
  5. Pradhan P, Pandey AK, Mishra A e outros. Semelhança estranha de inserções únicas na proteína de pico de 2019 nCoV para gp120 de HIV-1 e Gag. bioRxiv 2020.01.30.927871. Texto completo on-line
  6. Xu X, Chen P, Wang J, et al. Evolução do novo coronavírus do surto em andamento de Wuhan e modelagem de sua proteína S para risco de transmissão humana, In Journal of SCIENCE CHINA Life Sciences. Texto completo online
  7. Chu CM, Cheng VC, Hung IF, et al. Grupo de Estudo HKU / UCH SARS. Papel do lopinavir / ritonavir no tratamento da SARS: achados virológicos e clínicos iniciais. Tórax. Mar 2004; 59 (3): 252-6. Texto completo on-line
  8. CDC dos EUA: Guia Clínico Interino para Tratamento de Pacientes com Infecção por Coronavírus 2019 2019 confirmada (2019-nCoV) https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/clinical-guidance-management-patients.html
 
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