Menggali genom coronavirus untuk petunjuk asal wabah

attaaaggtt tataccttcc caggtaacaa accaaccaac tttcgatctc ttgtagatct…

Untaian huruf yang tidak jelas itu adalah potongan dari sekuens DNA dari patogen virus yang dijuluki novel coronavirus 2019 (2019-nCoV), yang melanda Tiongkok dan membikin takut masyarakat seluruh dunia.  Para ilmuwan secara terbuka membagikan sejumlah besar sekuens penuh virus yang terus bertambah dari pasien-53 pada account terakhir dalam Global Initiative on Sharing All Influenza Data database Influenza.

Genom virus ini sedang dipelajari secara intensif untuk mencoba memahami asal-usul 2019-nCoV dan bagaimana hal itu cocok dengan silsilah virus terkait yang ditemukan pada kelelawar dan spesies lain. Mereka juga telah memberikan informasi sekilas mengenai seperti apa virus baru ini secara fisik, bagaimana virus baru ini berubah, dan bagaimana virus baru ini akan berhenti berubah.

“Salah satu pesan terpenting yang bisa diperoleh [dari sekuens virus] adalah bahwa ada satu introduksi menginfeksi ke dalam tubuh manusia dan kemudian penyebaran dari manusia ke manusia,” kata Trevor Bedford, seorang spesialis bioinformatika di University of Washington and Fred Hutchinson Cancer Research Center.  Peran Pasar Grosir Makanan Laut Huanan di Wuhan, Tiongkok, dalam menyebarkan 2019-nCoV tetap suram, meskipun sekuensnya yang dimaksud telah dikombinasikan dengan pengambilan sampel lingkungan pasar untuk mengetahui keberadaan virus. Hal ini dilakukan untuk mengklarifikasi peran awal pasar tsb dalam kejadian luar biasa ini.  Kata kebanyakan peneliti juga meruntuhkan pendapat bahwa patogen berasal dari lembaga virologi di Wuhan.

Secara keseluruhan, 2019-nCoV memiliki hampir 29.000 basa nukleotida yang digunakan untuk instruksi genetik dalam menghasilkan virus. Meskipun gen virus tsb dalam bentuk RNA, para ilmuwan mengubah genom virus tsb menjadi DNA, dengan basa yang dikenal dalam singkatan sebagai A, T, C, dan G, sehingga akan lebih mudah untuk dipelajari. Banyak analisis sekuens 2019-nCoV telah muncul di virological.org , nextstrain.org , server pracetak seperti bioRxiv, dan bahkan dalam jurnal peer-review. Sharing sekuens DNA virus tsb yang dilakukan oleh peneliti Tiongkok memungkinkan laboratorium kesehatan masyarakat di seluruh dunia bisa mengembangkan diagnostik sendiri terhadap virus ini, yang sekarang telah ditemukan di 18 negara lain.

Ketika rangkaian 2019-nCoV pertama tersedia, para peneliti menempatkannya di pohon filogenetik dari virus korona yang dikenal — yang jumlahnya banyak dan menginfeksi banyak spesies — dan menemukan bahwa virus tsb paling dekat hubungannya dengan kerabat yang ditemukan pada kelelawar. Sebuah tim yang dipimpin oleh Shi Zheng-Li, seorang spesialis coronavirus di Institut Virologi Wuhan, melaporkan pada 23 Januari di bioRxi sekuens 2019-nCoV adalah 96,2% mirip dengan virus kelelawar dan memiliki 79,5% kesamaan dengan virus corona yang menyebabkan sindrom pernafasan akut yang parah (SARS), lebih dari 15 tahun yang lalu. Sekuens virus ini memberikan alasan yang kuat bahwa dalam kasus ini virus melompat ke manusia dari coronavirus dalam musang yang berbeda dari virus SARS manusia dengan sedikitnya 10 nukleotida. Itulah salah satu alasan mengapa banyak ilmuwan menduga ada spesies inang “perantara” —atau beberapa — antara kelelawar dan 2019-nCoV.

Menurut analisis Bedford sekuens koronavirus kelelawar yang disorot tim Shi Zheng-Li, dijuluki RaTG13, berbeda dari 2019-nCoV sejumlah hampir 1.100 nukleotida.  Di nextstrain.org, sebuah situs yang ia dirikan bersama, Bedford telah membuat pohon keluarga coronavirus (contoh di bawah) yang mencakup urutan kelelawar, musang, SARS, dan 2019-nCoV.




Analisis Bedford terhadap RaTG13 dan 2019-nCoV menunjukkan bahwa kedua virus tersebut memiliki nenek moyang yang sama 25 hingga 65 tahun yang lalu, sebuah perkiraan yang ia dapatkan dengan menggabungkan perbedaan nukleotida antara virus dengan tingkat mutasi yang diduga dalam coronavirus lain.  Jadi sepertinya butuh beberapa dekade bagi virus seperti RaTG13 bermutasi menjadi 2019-nCoV.

Middle East respiratory syndrome (MERS), penyakit manusia lain yang disebabkan oleh coronavirus, juga memiliki kaitan dengan virus kelelawar. Tetapi penelitian telah membangun sebuah kasus yang menarik bahwa itu melompat ke manusia dari unta. Dan pohon filogenetik dari tulisan ilmiah bioRxiv Shi membuat tautan MERS unta mudah dilihat.

Semakin lama virus beredar dalam populasi manusia, semakin banyak waktu untuk mengembangkan mutasi yang membedakan strain pada orang yang terinfeksi, dan mengingat bahwa urutan 2019-nCoV yang dianalisis hingga saat ini berbeda satu sama lain dengan paling banyak tujuh nukleotida, ini menunjukkan bahwa virus itu melompat ke manusia baru-baru ini. Tapi itu tetap menjadi misteri di mana hewan menyebarkan virus ke manusia. “Ada area abu-abu yang sangat besar antara virus yang terdeteksi pada kelelawar dan virus yang sekarang diisolasi pada manusia,” kata Vincent Munster, seorang ahli virus di Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular AS yang mempelajari virus corona pada kelelawar, unta, dan spesies lainnya.

Bukti kuat menunjukkan bahwa pasar memainkan peran awal dalam penyebaran 2019-nCoV, tetapi apakah itu asal mula wabah masih belum pasti.  Banyak kasus 2019-nCoV yang awalnya dikonfirmasi — 27 dari 41 yang pertama dalam satu laporan , 26 dari 47 dalam laporan lain— terhubung ke pasar Wuhan, tetapi hingga 45%, tidak termasuk segelintir yang paling awal.  Ini menimbulkan kemungkinan bahwa lompatan awal ke manusia terjadi di tempat lain .

Menurut Xinhua , kantor berita milik pemerintah, "pengambilan sampel lingkungan" dari pasar makanan laut Wuhan telah menemukan bukti 2019-nCoV.  Dari 585 sampel yang diuji, 33 positif untuk 2019-nCoV dan semua berada di bagian barat pasar besar, yang merupakan tempat penjualan satwa liar. "Tes positif dari pasar basah sangat penting," kata Edward Holmes, ahli biologi evolusi di University of Sydney yang bekerja sama dengan kelompok pertama yang secara publik merilis rangkaian 2019-nCoV di depan umum. “Tingkat tes positif yang tinggi akan sangat menyiratkan bahwa hewan di pasar memainkan peran kunci dalam munculnya virus.”

Namun belum ada pracetak atau laporan ilmiah resmi tentang pengambilan sampel, jadi tidak jelas hewan mana yang diuji positif. "Sampai anda secara konsisten mengisolasi virus dari satu spesies, sungguh, sangat sulit untuk mencoba dan menentukan apa inang alaminya," kata Kristian Andersen, ahli biologi evolusi di Scripps Research.

Satu penjelasan yang mungkin untuk kebingungan tentang di mana virus pertama kali masuk manusia adalah jika ada sekelompok hewan yang baru terinfeksi yang dijual di pasar yang berbeda. Atau pedagang hewan yang terinfeksi bisa menularkan virus ke orang yang berbeda di pasar yang berbeda. Atau, Bedford menyarankan, kasus-kasus awal itu bisa saja terinfeksi oleh virus yang tidak mudah ditularkan dan terputud-putus. "Akan sangat membantu untuk memiliki hanya satu sekuens atau dua sekuens virus dari tempat pasar [pengambilan sampel lingkungan] yang dapat membuat terang berapa banyak zoonosis yang terjadi dan kapan zoonosis terjadi," kata Bedford.

Dengan tidak adanya kesimpulan yang jelas tentang asal-usul wabah, teori berkembang, dan beberapa secara ilmiah goyah.  Analisis sekuens yang dipimpin oleh Wei Ji dari Universitas Peking dan dipublikasikan secara online oleh Journal of Medical Virology menerima liputan pers yang besar ketika menyarankan bahwa "ular adalah reservoir hewan satwa liar yang paling mungkin untuk 2019-nCoV." Spesialis sekuens menyimpulkannya.

Teori konspirasi juga banyak. Sebuah laporan CBC News tentang pemerintah Kanada mendeportasi ilmuwan Tiongkok yang bekerja di laboratorium Winnipeg yang mempelajari patogen berbahaya terdistorsi di media sosial untuk menyarankan bahwa mereka adalah mata-mata yang telah menyelundupkan virus corona. Institut Virologi Wuhan, yang merupakan laboratorium utama di Tiongkok yang mempelajari virus kelelawar dan manusia, juga mendapat kecaman. "Para ahli menyanggah teori pinggiran yang menghubungkan coronavirus Tiongkok dengan penelitian senjata," membaca sebuah berita utama di sebuah cerita di The Washington Post yang berfokus pada fasilitas itu.

Kekhawatiran tentang lembaga ini sebelum wabah ini.  Nature  menerbitkan sebuah cerita pada tahun 2017 tentang hal itu membangun laboratorium tingkat keamanan hayati 4 (BSL4) baru dan termasuk ahli biologi molekuler Richard Ebright dari Rutgers University, Piscataway, mengungkapkan kekhawatiran tentang infeksi yang tidak disengaja, yang dia perhatikan berulang kali terjadi dengan pekerja laboratorium yang menangani SARS di Beijing. Ebright, yang memiliki sejarah panjang mengibarkan bendera merah tentang studi dengan patogen berbahaya, juga pada 2015 mengkritik percobaan di mana modifikasi dibuat untuk virus mirip SARS yang beredar di kelelawar Cina untuk melihat apakah itu berpotensi menyebabkan penyakit pada manusia. Awal pekan ini, Ebright mempertanyakan keakuratannya perhitungan Bedford bahwa setidaknya ada 25 tahun jarak evolusi antara RaTG13 — virus yang disimpan di lembaga virologi Wuhan — dan 2019-nCoV, dengan alasan bahwa tingkat mutasi mungkin berbeda ketika melewati host yang berbeda sebelum manusia. Ebright mengatakan kepada Science Insider bahwa data 2019-nCoV adalah "konsisten dengan masuk ke populasi manusia baik sebagai kecelakaan alami atau kecelakaan laboratorium."

Shi tidak membalas email dari Science , tetapi kolaboratornya yang lama, ahli ekologi penyakit Peter Daszak dari EcoHealth Alliance, menolak dugaan Ebright.  "Setiap kali ada penyakit yang muncul, virus baru, cerita yang sama muncul: Ini adalah spillover atau pelepasan agen atau virus bioteknologi," kata Daszak.  “Itu memalukan.Tampaknya manusia tidak bisa menolak kontroversi dan mitos-mitos ini, namun itu menatap kita tepat di depan muka. Ada keanekaragaman virus yang luar biasa ini dalam satwa liar dan kami baru saja menggaruk permukaannya. Dalam keragaman itu, akan ada beberapa yang dapat menginfeksi orang dan dalam kelompok itu akan ada yang menyebabkan penyakit. "

Kelompok Daszak dan Shi selama 8 tahun telah menjebak kelelawar di gua-gua di sekitar China untuk mengambil sampel kotoran dan darah mereka dari virus. Dia mengatakan mereka telah mengambil sampel lebih dari 10.000 kelelawar dan 2000 spesies lainnya. Mereka telah menemukan sekitar 500 coronavirus baru, sekitar 50 di antaranya tergolong relatif dekat dengan virus SARS pada silsilah keluarga, termasuk RaTG13 — itu diambil dari sampel kotoran kelelawar yang mereka kumpulkan pada 2013 dari sebuah gua di Moglang di provinsi Yunnan. "Kami tidak dapat berasumsi bahwa hanya karena virus dari Yunnan ini memiliki identitas sekuens tinggi dengan yang baru yang merupakan asalnya," kata Daszak, mencatat bahwa hanya sebagian kecil dari virus corona yang menginfeksi kelelawar telah ditemukan.

Bukan hanya "berminat ingin tahu" untuk mencari tahu apa yang memicu wabah saat ini, kata Daszak.  “Jika kita tidak menemukan asal-usul virusnya, itu masih bisa menjadi infeksi yang menyerang di sebuah peternakan di suatu tempat, dan mati sekali wabah terjadi, mungkin ada spillover lanjutan yang benar-benar sulit untuk dihentikan.  Tapi Si Wasit masih belum tahu asal-usul sebenarnya virus ini. "

Sumber:
Mining coronavirus genomes for clues to the outbreak’s origins. Jon Cohen 31 Januari 2020, 18:20
Science.