Analisis Urutan Genetik Virus Avian Influenza A (H5N1) yang Sangat Patogenik di Texas

 

Ini adalah ringkasan teknis analisis rangkaian genom virus yang terkait dengan wabah virus avian influenza (HPAI) A(H5N1) yang sangat patogen di Texas. Analisis ini mendukung kesimpulan bahwa keseluruhan risiko terhadap masyarakat umum terkait dengan wabah HPAI A (H5N1) yang sedang berlangsung pada saat ini tidak berubah dan masih rendah. Genom virus yang diidentifikasi dari pasien di Texas diposting secara publik di GISAID dan telah diserahkan ke GenBank.

 

Pada 2 April 2024 CDC telah mengurutkan genom virus influenza yang diidentifikasi dalam spesimen yang dikumpulkan dari pasien di Texas yang dipastikan terinfeksi virus avian influenza A(H5N1) [“HPAI A(H5N1)”] yang sangat patogen dan membandingkannya dengan rangkaian HPAI A(H5N1) dari sapi, burung liar dan unggas. Urutan virusnya adalah HA clade 2.3.4.4b HPAI A(H5N1) dengan setiap segmen gen individu terkait erat dengan virus yang terdeteksi pada sapi perah yang tersedia dari pengujian USDA di Texas.

 

Meskipun sedikit perubahan yang teridentifikasi pada urutan virus dari spesimen pasien dibandingkan dengan urutan virus dari sapi, baik urutan virus pada sapi maupun manusia mempertahankan karakteristik genetik unggas dan sebagian besar tidak mengalami perubahan yang dapat membuat mereka beradaptasi lebih baik untuk menginfeksi mamalia.

 

Genom isolat manusia mengalami satu perubahan (PB2 E627K) yang diketahui berkaitan dengan adaptasi virus terhadap inang mamalia, dan telah terdeteksi sebelumnya pada manusia dan mamalia lain yang terinfeksi virus HPAI A(H5N1) dan subtipe flu burung lainnya (misalnya H7N9), namun tidak ada bukti adanya penyebaran lebih lanjut di antara manusia.

 

Virus dapat mengalami perubahan pada inangnya saat mereka bereplikasi setelah terinfeksi. Selain itu, tidak ada penanda yang diketahui terkait dengan resistensi antiviral influenza yang ditemukan pada urutan virus dari spesimen pasien dan virus ini sangat erat kaitannya dengan dua kandidat virus vaksin HPAI A(H5N1) yang sudah tersedia bagi produsen, dan yang mana dapat digunakan untuk membuat vaksin jika diperlukan. Secara keseluruhan, analisis genetik virus HPAI A(H5N1) di Texas mendukung kesimpulan CDC bahwa risiko kesehatan manusia saat ini masih rendah. Rincian lebih lanjut terdapat dalam ringkasan teknis di bawah ini.

 

RINGKASAN TEKNIS

 

Ekstraksi RNA virus yang diperoleh dari spesimen usap nasofaring dan usap konjungtiva yang dikumpulkan dari pasien digunakan sebagai templat untuk melakukan pengurutan generasi berikutnya menggunakan platform Illumina dan Oxford Nanopore Technologies (ONT). Urutan konsensus lengkap kodon berhasil dihasilkan hanya dari spesimen konjungtiva dan dirakit menggunakan Iterative Refinement Meta Assembler (IRMA) CDC. Illumina dan ONT menghasilkan urutan yang identik pada tingkat urutan konsensus. Sesuai dengan nilai ambang siklus rRT-PCR (Ct) yang diperoleh dari setiap spesimen (yaitu, sekitar 18 untuk spesimen konjungtiva dan 33 untuk sampel nasofaring), RNA virus dari sampel nasofaring gagal menghasilkan amplikon PCR yang sesuai untuk pengurutan. Khususnya, pasien melaporkan hanya konjungtivitis tanpa gejala pernapasan atau gejala lainnya, yang kemungkinan besar mengakibatkan rendahnya konsentrasi RNA virus yang terdeteksi pada sampel nasofaring dan menunjukkan kurangnya infeksi saluran pernapasan pada pasien.

 

Urutan virus dipastikan merupakan HA clade 2.3.4.4b HPAI A(H5N1) dengan masing-masing segmen gen ditentukan berkerabat dekat dengan virus yang terdeteksi pada sapi perah di Texas. Genotipe tersebut diklasifikasikan sebagai B3.13 (1) dan sesuai dengan genotipe yang sama yang dijelaskan oleh USDA untuk virus yang terdeteksi pada sapi Texas (2). Genotipe ini mengandung segmen gen PA, HA, NA dan M dari garis keturunan burung liar Eurasia dan segmen gen PB2, PB1, NP dan NS dari garis keturunan burung liar Amerika.

 

Virus lain dengan genotipe ini telah terdeteksi secara sporadis pada burung liar, unggas, dan seekor sigung sejak November 2023 di uji diagnostik RT-PCR real-time CDC AS yang digunakan untuk mendeteksi virus A(H5) pada sampel manusia belum terpengaruh oleh perubahan genetik pada virus genotipe B3.13.

 

Gen hemagglutinin (HA) mengkode salah satu dari dua glikoprotein permukaan dan penting dalam spesifisitas spesies karena bertanggung jawab atas perlekatan dan fusi virus dengan sel inang. Seperti virus yang terdeteksi pada sapi, analisis gen HA dari spesimen manusia menunjukkan bahwa gen tersebut berkerabat dekat dengan virus HPAI A(H5) dalam HA clade 2.3.4.4b yang baru terdeteksi pada burung dan unggas liar serta tidak memiliki perubahan asam amino yang meningkatkan pengenalan reseptor mamalia atau fusi membran virus dengan membran endosom inang.

 

HA juga merupakan target utama antibodi penawar yang dihasilkan oleh infeksi atau vaksinasi, dan HA virus dari spesimen manusia sangat erat kaitannya dengan virus kandidat vaksin (CVV) pra-pandemi yang mirip dengan A/Astrakhan/3212/2020 ( IDCDC-RG71A) dan CVV mirip A/American wigeon/South Carolina/22-000345-001/2021 (IDCDC-RG78A), keduanya tersedia untuk produsen vaksin (3). Hanya ada empat perubahan asam amino (L104M, L115Q, T195I, V210A) antara HA1 virus dari kasus Texas dan CVV mirip A/Astrakhan/3212/2020 dan hanya dua perubahan (L115Q, T195I) dibandingkan dengan A /Wideon Amerika/Carolina Selatan/22-000345-001/2021 seperti CVV.

 

Perubahan tersebut tidak terjadi pada epitop antigenik utama yang secara kuat menunjukkan bahwa antibodi yang dihasilkan oleh vaksin mirip A/Astrakhan/3212/2020 dan vaksin mirip A/American wigeon/South Carolina/22-000345-001/2021 diharapkan memiliki reaktivitas silang yang baik – dan oleh karena itu perlindungan – terhadap virus ini.

 

Gen neuraminidase (NA) mengkode protein permukaan virus lainnya. Peran utama NA adalah melepaskan virion keturunan baru dari sel yang terinfeksi dengan cara membelah reseptor asam sialat secara enzimatis, yang membantu virus menyebar ke sel yang tidak terinfeksi di dalam inang yang terinfeksi. Aktivitas enzimatik NA dihambat oleh salah satu kelas obat antivirus yang disetujui FDA untuk pengobatan influenza (yaitu penghambat NA). Analisis gen N1 NA dari spesimen manusia di Texas menunjukkan bahwa gen tersebut tidak diketahui atau diduga memiliki penanda penurunan kerentanan terhadap kelas antivirus ini, termasuk oseltamivir.

 

Selain itu, NA memiliki tangkai yang panjang dan konsisten dengan virus yang beredar secara alami pada burung liar. Pada wabah dan zoonosis virus HPAI A(H5N1) sebelumnya, daerah tangkai NA sering mengalami delesi (misalnya, delesi 20 asam amino pada posisi 49–68 relatif terhadap A/goose/Guangdong/1/1996) yang meningkatkan replikasi dan/atau patogenesis pada unggas dan tikus darat (4-6).

 

Analisis segmen gen lainnya (PB2, PB1, PA, NP, M, NS) juga dilakukan. Tidak ditemukan penanda yang diketahui atau dicurigai mengenai penurunan kerentanan terhadap senyawa antivirus yang menargetkan PA (yaitu baloxavir marboxil) atau M2 (yaitu amantadine, rimantadine).

 

Selain HA dan NA, kompleks transkripsi dan replikasi RNA (PB2, PB1, PA, NP) juga memiliki faktor penentu spesifik spesies yang berdampak pada replikasi efisien pada manusia dan mamalia lain, khususnya protein dasar polimerase 2 (PB2).

 

PB1, PA dan NP tidak memiliki penanda adaptasi mamalia. PB2 pada spesimen manusia mengalami perubahan PB2 E627K dibandingkan dengan gen PB2 virus yang tersedia dari deteksi USDA pada sapi perah Texas dan biasanya ditemukan pada virus A(H5N1) yang beredar pada burung liar.

 

Namun mutasi ini umumnya ditemukan pada manusia dan mamalia lain yang terinfeksi virus HPAI A(H5N1) dan diketahui berkaitan dengan adaptasi mamalia karena meningkatkan aktivitas RNA polimerase dan efisiensi replikasi dalam sel mamalia; berdasarkan studi eksperimental pada tikus, kelinci percobaan, dan musang, penyakit ini berpotensi berdampak pada patogenesis atau penularan pada mamalia yang terinfeksi (7-8).

 

Meskipun PB2 E627K telah diidentifikasi sebelumnya pada kasus virus HPAI A (H5N1) pada manusia, tidak ada bukti adanya penularan lanjutan di antara manusia setelah infeksi virus yang mengandung mutasi ini. Penting untuk dicatat bahwa substitusi ini belum terlihat pada gen PB2 yang tersedia dari virus yang bersirkulasi pada burung liar dan unggas atau pada virus ternak yang terdeteksi baru-baru ini di Texas, hal ini menunjukkan bahwa mutasi tersebut mungkin didapat pada pasien selama perkembangan konjungtivitis.

 

Virus dapat mengalami perubahan pada inangnya saat mereka bereplikasi setelah terinfeksi, dan tidak jarang atau mengejutkan jika virus HPAI A(H5N1) mengalami perubahan ini dan perubahan gen polimerase lainnya pada pasien yang terinfeksi (9). Data tambahan dari hewan yang terinfeksi virus A(H5N1) dari tempat dimana orang tersebut kemungkinan besar terpapar diperlukan untuk mendukung hipotesis ini.

 

Produk protein dari gen M (M1 dan M2) dan NS (N1 dan N2) tidak memiliki penanda yang terkait dengan adaptasi mamalia. Secara kolektif, analisis epidemiologi dan genom virus menunjukkan bahwa kasus ini mewakili peristiwa zoonosis tunggal dan meskipun HA tidak memiliki perubahan yang mungkin meningkatkan penularan ke mamalia, HA memiliki substitusi dalam PB2 yang kemungkinan akan meningkatkan replikasi pada mamalia, yang menggambarkan bahwa kita harus tetap mempertahankannya. waspada dan terus mengkarakterisasi virus zoonosis.

 

Secara keseluruhan, analisis genom virus dari kasus manusia ini tidak mengubah penilaian risiko CDC terkait virus HPAI A(H5) clade 2.3.4.4b. Risiko keseluruhan terhadap kesehatan manusia yang terkait dengan wabah HPAI A(H5) pada unggas dan deteksi pada unggas dan sapi liar masih rendah.

 

Catatan: Virus HPAI A(H5), terutama virus HPAI A(H5N1) clade 2.3.4.4b, telah beredar secara global pada unggas liar di A.S. sejak akhir tahun 2021. Virus ini telah menyebabkan wabah pada unggas komersial dan unggas di halaman belakang, dengan dampak yang meluas. dalam infeksi sporadis pada mamalia.

 

REFERENSI

1.        GenoFLU. GitHub – USDA-VS/GenoFLU: Influenza data pipeline to automate genotyping assignment

2.        United States of America – Influenza A viruses of high pathogenicity (Inf. with) (non-poultry including wild birds) (2017-) – Follow up report 44. https://wahis.woah.org/#/in-review/4451?fromPage=event-dashboard-url 

3.        World Health Organization. 2024. Genetic and antigenic characteristics of zoonotic influenza A viruses and development of candidate vaccine viruses for pandemic preparedness. February 2024. https://cdn.who.int/media/docs/default-source/influenza/who-influenza-recommendations/vcm-northern-hemisphere-recommendation-2024-2025/202402_zoonotic_vaccinvirusupdate.pdf?sfvrsn=70150120_4

4.        Stech O, Veits J, Abdelwhab EM, Wessels U, Mettenleiter TC, Stech J. 2015. The Neuraminidase Stalk Deletion Serves as Major Virulence Determinant of H5N1 Highly Pathogenic Avian Influenza Viruses in Chicken. Sci Rep 5:13493.

5.        Naguib MM, Arafa AS, El-Kady MF, Selim AA, Gunalan V, Maurer-Stroh S, Goller KV, Hassan MK, Beer M, Abdelwhab EM, Harder TC. 2015. Evolutionary trajectories and diagnostic challenges of potentially zoonotic avian influenza viruses H5N1 and H9N2 co-circulating in Egypt. Infect Genet Evol 34:278-91.

6.        Zhou H, Yu Z, Hu Y, Tu J, Zou W, Peng Y, Zhu J, Li Y, Zhang A, Yu Z, Ye Z, Chen H, Jin M. 2009. The special neuraminidase stalk-motif responsible for increased virulence and pathogenesis of H5N1 influenza A virus. PLoS One 4:e6277.

7.        Bortz E, Westera L, Maamary J, Steel J, Albrecht RA, Manicassamy B, Chase G, Martínez-Sobrido L, Schwemmle M, García-Sastre A. Host- and strain-specific regulation of influenza virus polymerase activity by interacting cellular proteins. mBio. 2011 Aug 16;2(4):e00151-11. doi: 10.1128/mBio.00151-11. PMID: 21846828; PMCID: PMC3157893.

8.        Min JY, Santos C, Fitch A, Twaddle A, Toyoda Y, DePasse JV, Ghedin E, Subbarao K. Mammalian adaptation in the PB2 gene of avian H5N1 influenza virus. J Virol. 2013 Oct;87(19):10884-8. doi: 10.1128/JVI.01016-13. Epub 2013 Jul 17. PMID: 23864613; PMCID: PMC3807384.

9.        Le QM, Sakai-Tagawa Y, Ozawa M, Ito M, Kawaoka Y. Selection of H5N1 influenza virus PB2 during replication in humans. J Virol. 2009 May;83(10):5278-81. doi: 10.1128/JVI.00063-09. Epub 2009 Mar 4. PMID: 19264775; PMCID: PMC2682078.

 

SUMBER:

Centers for Disease Control and Prevention. CDC 24/7: Saving Live, Protecting People.