Een hoefijzerneusvleermuis (Rhinolophus smithersi), familie van de vleermuis waarbij in China het verwante virus is gevonden..

"Afstammingslijn corona al tientallen jaren bij vleermuizen en bevat nog virussen die mensen kunnen infecteren"

De afstammingslijn die geleid heeft tot het SARS-CoV-2 virus dat de huidige pandemie heeft veroorzaakt, circuleert al tientallen jaren bij vleermuizen en ze bevat waarschijnlijk nog andere virussen die de mens kunnen besmetten. Dat zegt een internationaal team van onderzoekers, onder wie ook Philippe Lemey van de KU Leuven, dat de evolutionaire geschiedenis van het virus gereconstrueerd heeft. De bevindingen van het team hebben gevolgen voor de preventie van toekomstige pandemieën uit deze afstammingslijn. 

De onderzoekers ontdekten dat de afstammingslijn waartoe SARS-CoV-2, zoals het coronavirus dat de huidige COVID-19 pandemie veroorzaakt heeft, officieel heet, afgesplitst is van andere vleermuisvirussen zo'n 40 tot 70 jaar geleden. Hoewel SARS-CoV-2 genetisch sterk gelijkt, voor zo'n 96 procent, op het RaTG13 coronavirus, dat in 2013 gevonden werd in een hoefijzervleermuis (Rhinolophus affinis) in de Yunnan-provincie in China, ontdekte het team dat SARS-CoV-2 relatief lang geleden, in 1969, gedivergeerd is, zich afgesplitst heeft, van RaTG13.

Het team ontdekte dat een van de oudere kenmerken dat SARS-CoV-2 gemeen heeft met zijn verwanten, het receptor bindingsdomein (RBD, receptor-binding domain) is. Dat ligt op het spike protein, het piekeiwit dat uit het oppervlak van het virus uitsteekt en dat het virus toelaat receptoren op het oppervlak van menselijke cellen te herkennen en er zich aan te binden, zodat het virus kan binnendringen in de cel.

Aangezien dus ook andere vleermuisvirussen dit zelfde bindingsdomein hebben, betekent dat dat ook die virussen menselijke cellen kunnen infecteren. "Dit betekent dat andere virussen die in staat zijn mensen te besmetten, circuleren in hoefijzerneusvleermuizen in China", zei David L. Robertson, professor epidemiologische virologie aan de University of Glasgow.  

Voorstelling van het coronavirus met de Spike (Glyco)protein.

Geen tussenstap nodig

Zullen deze virussen in staat zijn direct van vleermuizen over te springen naar mensen of zal er een tussensoort nodig zijn om die sprong te maken? Volgens professor Robertson hebben andere onderzoeksgroepen ten onrechte gesteld dat cruciale evolutionaire veranderingen in SARS-CoV-2 zich hebben voorgedaan in schubdieren. 

"De RBD-sequentie van SARS-CoV-2 is tot nu toe slechts bij enkele schubdiervirussen gevonden", zei Robertson. "Hoewel het mogelijk is dat schubdieren als tussengastheer gediend hebben om de overdracht van het virus op mensen te vergemakkelijken, is er geen bewijs voor dat de infectie van schubdieren een vereiste is om vleermuisvirussen te laten overgaan op mensen. In de plaats daarvan wijst ons onderzoek erop dat SARS-CoV-2 waarschijnlijk het vermogen ontwikkeld heeft om zich te vermenigvuldigen in de bovenste luchtwegen van zowel mensen als schubdieren." 

"Bovendien", zo voegde Robertson er nog aan toe, "is de andere eigenschap waarvan gedacht wordt dat ze een belangrijke rol speelt in het vermogen van SARS-CoV-2 om mensen te besmetten - de invoeging van een splitsingsplaats met meerdere basen in het spike proteïne - nog niet gevonden in een ander nauw aan SARS-CoV-2 verwant virus bij vleermuizen."

Een schubdier, een soort die vaak genoemd wordt als tussengastheer voor het virus.

Preventie

Het team kwam tot het besluit dat om toekomstige pandemieën te voorkomen, het nodig is tot betere staalnames bij wilde vleermuizen te komen en bewakingssystemen voor menselijke ziekten toe te passen die in staat zijn nieuwe ziekteverwekkers bij mensen te identificeren en 'in real time' daarop te reageren. 

"De sleutel tot succesvolle bewaking is weten naar welke virussen je moet zoeken en de prioriteit te leggen bij die virussen die makkelijk mensen kunnen besmetten", zei Robertson. "We hadden beter voorbereid moeten zijn op een tweede SARS-virus."

"We waren te laat met onze reactie op de eerste uitbraak van SARS-CoV-2, maar dit zal niet onze laatste coronavirus-pandemie zijn", zei Maciej Boni. "We moeten een veel uitgebreider en real time bewakingssysteem  opzetten dat virussen zoals dit kan onderscheppen als het aantal gevallen nog beperkt is tot enkele tientallen." Boni is buitengewoon hoogleraar aan Pennsylvania State University en een van de twee corresponderende en hoofdauteurs van de nieuwe studie.

Voorstelling van SARS-CoV-2.
Pixabay/Public domain

Recombinant

Het reconstrueren van de evolutionaire oorsprong van het virus was geen gemakkelijk werkje.

"Coronavirussen hebben genetisch materiaal dat erg recombinant is, dat wil zeggen dat verschillende regio's van het genoom van het virus kunnen voortkomen uit meerdere bronnen", zei Boni. 

"Dat heeft het moeilijk gemaakt om de oorsprong van SARS-CoV-2 te reconstrueren. Je moet al de regio's identificeren die recombinatie ondergaan hebben, en hun geschiedenis nagaan. Om dat te doen hebben we een divers team samengesteld met expertise in recombinatie, fylogenetische datering, het bemonsteren van virussen en moleculaire en virale evolutie", zo zei Boni. Fylogenese is de bio­ge­ne­se van een soort, de ont­wik­ke­ling van een or­ga­nis­me als soort of in dit geval als een stam van virussen. 

Het team gebruikte drie verschillende bio-informatische benaderingen om de recombinante regio's in het genoom van het coronavirus te identificeren en te verwijderen. Vervolgens reconstrueerden ze de fylogenetische geschiedenis voor de niet-recombinante regio's en vergeleken die met elkaar om te zien welke specifieke virussen betrokken waren bij de recombinatie in het verleden.

Daardoor waren ze in staat om de evolutionaire verhouding te reconstrueren tussen het SARS-CoV-2-virus en de vleermuis- en schubdiervirussen die er het dichtste bij staan. 

De techniek is waarschijnlijk ook bruikbaar voor andere virussen. "Het vermogen om de tijdstippen van de divergentie in te schatten na het ontwarren van de recombinatie-geschiedenissen, wat iets is dat we in deze samenwerking ontwikkeld hebben, kan leiden tot inzichten in de oorsprong van veel verschillende virale ziekteverwekkers", zei Philippe Lemey. Lemey is professor Epidemiologie aan de KU Leuven, de belangrijkste onderzoeker Klinische en Epidemiologische Virologie aan het Rega-Instituut en naast Boni de tweede corresponderende en hoofdauteur van de nieuwe studie. 

De studie van de Britse, Amerikaanse, Chinese en Belgische onderzoekers is gepubliceerd in Nature Microbiology. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de University of Glasgow. 

Meest gelezen