MPoxVR: Sumber daya genomik komprehensif untuk pengawasan varian virus monkeypox

Read Also

Monkeypox adalah penyakit zoonosis virus yang endemik di Afrika Tengah dan Barat. Sejak 1 Januari 2022, 3.413 kasus cacar monyet yang dikonfirmasi laboratorium dan satu kematian telah dilaporkan dari 50 negara/wilayah di lima wilayah WHO (per 22 Juni 2022; https://www.who.int/emergencies/disease-outbreak -news/item/2022-DON396), dan 1310 kasus baru dan delapan negara baru telah dilaporkan dalam seminggu terakhir. Epidemiologi genom sangat penting untuk menentukan kesamaan antara virus dan menyarankan kemungkinan hubungan antara kasus, asal infeksi, dan dinamika penularan bila dikombinasikan dengan informasi epidemiologi. Namun, salah satu kesenjangan bukti prioritas yang berkaitan dengan wabah cacar monyet adalah sekuensing genom dan analisis variasi inang. Jadi, berbagi tepat waktu baik data sekuens mentah maupun data genom konsensus berguna bagi penyelidik kesehatan masyarakat dan mitra akademis yang melakukan studi terkait. Beberapa database telah membuat sumber daya terkait cacar atau cacar monyet. Ini termasuk Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID; https://www.epicov.org/epi3/), National Center for Biotechnology Information (NCBI; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/labs/ virus/vssi/), NextStrain (https://nextstrain.org/monkeypox/hmpxv1), Virus Pathogen Resource (ViPR; https://www.viprbrc.org/brc/home.spg?decorator=pox), dan Viralzone (https://viralzone.expasy.org/9957). Sebagian besar sumber daya ini menyalin urutan genom dan metadata dari GenBank tanpa kurasi nilai tambah. Selain itu, mereka kekurangan analisis variasi urutan, alat, atau publikasi khusus untuk virus monkeypox.

Untuk membantu komunitas ilmiah mengakses informasi genom cacar monyet dengan cepat, China National Center for Bioinformation (CNCB)-National Genomics Data Center (NGDC) menciptakan Monkeypox Virus Resource (MPoxVR; https://ngdc.cncb.ac.cn/gwh/ poxvirus/), sumber informasi akses terbuka pada virus monkeypox (MPXV). MPoxVR menampilkan integrasi urutan genom MPXV dan metadata nilai tambah dan menawarkan layanan pengambilan dan pengunduhan data yang dipersonalisasi. Pada 26 Juli 2022, MPoxVR telah mengintegrasikan 767 urutan MPXV (Gambar 1A) dari 17 host berbeda dari NCBI. Di antara mereka, 403 (53%) memiliki genom lengkap yang mencakup semua gen penyandi protein. Yang mengejutkan, 6% dari urutan tersebut tidak memiliki informasi metadata penting, seperti inang virus, tanggal pengumpulan sampel, atau lokasi geografis pengambilan sampel, yang penting untuk mengidentifikasi jaringan transmisi dan memahami mode transmisi. Bahkan dengan wabah monkeypox pada Mei 2022, tanggal pengambilan sampel spesifik tidak lengkap untuk 206 (51%) urutan lengkap. Dengan kurasi manual dari publikasi terkait, metadata yang hilang atau tidak lengkap untuk sekuens paling lengkap di MPoxVR ditambahkan kecuali untuk tiga sekuens, yang secara signifikan meningkatkan kualitas dan ketersediaan data genom.

MPoxVR melakukan analisis variasi genomik yang komprehensif dan menyediakan semua varian yang teridentifikasi dan statistik terperinci untuk setiap isolat virus berdasarkan penyelarasan urutan terhadap urutan MPXV publik pertama dari wabah 2022 (ON563414.3) dan menggabungkan anotasi fungsional dan frekuensi populasi untuk setiap varian. Berdasarkan statistik varian di MPoxVR, perbedaan kecil mulai dari 0 hingga 11 SNP antara sekuens wabah cacar monyet pada Mei 2022 diamati (Gambar 1B), dan sekuens individu memiliki jumlah varian yang sangat tinggi (mis., ON675438.1), yang mungkin disebabkan oleh kesalahan pengurutan. Lebih penting lagi, sebagian besar mutasi baru pada tahun 2022, dan beberapa mutasi pada gen yang terlibat dalam penghindaran kekebalan, kisaran inang, proliferasi sel (misalnya, A45L, C1L, D7L, D10L), resistensi obat (misalnya, L3R, L6R, dan A25R), dan pengembangan vaksin (misalnya, A25R) saat ini memiliki frekuensi mutasi yang rendah, tetapi pemantauan ketat masih diperlukan. Tidak ada mutasi baru yang ditemukan di daerah primer deteksi asam nukleat. Saat membandingkan galur MPXV saat ini di Inggris dengan galur pada 2018 (GenBank: MT903345), sebagian kecil mutasi juga ditemukan pada gen yang terlibat dalam transmisi virus, virulensi, atau interaksi dengan obat antivirus. Baru-baru ini, mutasi di antara sekuens di dua garis keturunan berbeda yang terdeteksi di Amerika Serikat pada tahun 2021–2022 menunjukkan preferensi ekstrem untuk mutasi GA-ke-AA, yang menunjukkan aktivitas APOBEC3 cytosine deaminase yang dimiliki bersama di antara MPXV Afrika Barat sejak 2017 tetapi tidak ada dari garis keturunan Congo Basin. Secara keseluruhan , identifikasi varian yang akurat antara sekuens penting untuk analisis fungsional dan evolusi.

Sebagai catatan khusus, MPoxVR telah membuat empat alat online yang umum digunakan, termasuk BLAST, anotasi genom, identifikasi varian, dan anotasi varian, yang dapat diakses secara bebas di https://ngdc.cncb.ac.cn/gwh/poxvirus/tools. Anotasi genom sangat penting untuk melakukan perbandingan urutan dan analisis evolusi. Untuk menganotasi secara akurat struktur gen MPXV, alat anotasi genom online dikembangkan berdasarkan VAPiD, yang memungkinkan identifikasi akurat dari urutan pengkodean dan urutan protein dalam waktu sekitar 30 detik dan menyediakan file anotasi untuk memfasilitasi pengiriman genom virus ke Gudang Genom CNCB-NGDC dan NCBI GenBank. Dengan membandingkannya dengan urutan referensi MPXV (GenBank: ON563414.3) dengan MUMmer 3.8.31, varian urutan dapat diidentifikasi menggunakan program yang dikembangkan sendiri (skrip dibagikan di https://ngdc.cncb.ac. cn/gwh/poxvirus/tools), dan efek mutasi ditentukan menggunakan Ensembl Variant Effect Predictor dalam waktu sekitar 10 detik. Selain itu, dengan menghubungkan dengan database yang relevan di CNCB/NGDC, MPoxVR menawarkan layanan pengiriman data untuk pembacaan urutan mentah dan genom yang dirakit dan berbagi data dengan NCBI. MPoxVR juga menyediakan koleksi lengkap artikel tentang MPXV, termasuk makalah yang diterbitkan dari PubMed serta pracetak dari layanan seperti bioRxiv dan medRxiv melalui PMC Eropa.

Dibandingkan dengan sumber data terkait poxvirus lainnya, MPoxVR menampilkan integrasi tepat waktu dari urutan genom yang dirilis secara publik dan kurasi metadata nilai tambah, yang sangat penting untuk mengidentifikasi jaringan transmisi. MPoxVR melakukan analisis variasi genomik yang komprehensif untuk menyediakan semua varian yang teridentifikasi dan statistik terperinci untuk setiap isolat virus dan anotasi fungsional gabungan dan frekuensi populasi untuk setiap varian. MPoxVR juga menampilkan koleksi lengkap literatur tentang MPXV. MPoxVR sedang mengembangkan rangkaian MPXV dan sistem pemantauan dan pelacakan varian untuk melayani komunitas penelitian monkeypox dengan lebih baik. Kami menyerukan kolaborasi di seluruh dunia dalam berbagi data dan menyambut umpan balik apa pun untuk peningkatan lebih lanjut.