Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont cherché à savoir si le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) provenait naturellement d’un débordement de l’animal à l’homme ou synthétiquement lors d’expériences de recherche sur le coronavirus (CoV).
Les chercheurs utilisent souvent le in vitro méthode d’assemblage du génome (IVGA) pour construire synthétiquement des variantes du CoV en laboratoire. La technique implique des enzymes de restriction pour générer des blocs de construction d’acide désoxyribonucléique (ADN) qui peuvent ensuite être assemblés de manière ordonnée pour créer le génome viral.
Pour la génération synthétique de virus, le génome viral est conçu pour éliminer ou incorporer des régions de couture appelées sites de restriction (RS). Les modifications RS pourraient servir d’empreintes digitales IVGA, et pour prévenir les pandémies à l’avenir, une compréhension de l’origine du SRAS-CoV-2 est essentielle.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié si l’origine du SRAS-CoV-2 était naturelle ou synthétique en utilisant une méthode IVGA commune pour les clones infectieux du virus de l’acide ribonucléique (ARN).
Le génome d’ARN complet a été reconstruit en ADN par IVGA pour la création de versions infectieuses du CoV. Deux enzymes endonucléases distinctes ont été utilisées pour assembler le génome viral, avec deux sites d’une enzyme flanquant le site d’intérêt pour permettre une manipulation efficace de la région flanquante sans réassembler l’ensemble du squelette viral pour chaque variante.
L’équipe a calculé les distributions RS aléatoires qui pourraient être anticipées dans les virus non modifiés lors de la digestion d’un large spectre de génomes CoV naturels avec une liste complète d’enzymes d’endonucléase de restriction. Le système génétique inverse MERS-CoV (syndrome respiratoire du Moyen-Orient CoV) a été conçu pour l’IVGA en supprimant les sites BglI existants, en insérant six sites BglI supplémentaires et en espaçant uniformément le type IIS RS.
Les ajouts et les suppressions ont été effectués par le biais de mutations de type synonyme, créant sept fragments, dont le plus long était de 5721 paires de bases (pb) de long, ou couvrant 19 % du génome MERS. L’analyse s’est concentrée sur les sites SARS-CoV-2 BsaI/BsmBI par rapport aux cartes RS de tous les CoV. L’analyse des mutations a été réalisée en générant 100 000 en silicone mutants pour RaTG13 et BANAl-20-52. L’analyse d’inférence phylogénétique a été réalisée avec des alignements de génome entier par paires entre RaTG13 et SARS-CoV-2 et BANAL-20-52 et SARS-CoV-2 digérés par BsaI/BsmBI.
Les données du référentiel Github des CoV modifiés ont été utilisées pour l’analyse, et les cadres de lecture ouverts (ORF) du gène CoV spike (S) ont été obtenus à partir de la base de données NCBI Gene. Google Scholar a été recherché pour créer une liste complètement représentative d’exemples de clones infectieux de CoV limités entre 2000 et 2019.
Résultats
L’empreinte digitale synthétique du SRAS-CoV-2 était anormale parmi les CoV de type sauvage (wt) et courante parmi les organismes viraux assemblés en laboratoire. La carte SARS-CoV-2 RS était cohérente avec celles rapportées précédemment pour les génomes synthétiques du CoV, satisfaisait à tous les critères essentiels à un système génétique inverse efficace, différait significativement de ses parents les plus proches par un taux élevé de synonymes mais dans les sites d’identification d’apparence synthétique, et il était peu probable que l’empreinte digitale ait évolué à partir de ses proches parents.
Dans l’analyse de la carte RS, l’empreinte digitale IVGA SARS-CoV-2 a montré (i) l’incorporation et/ou l’élimination d’enzymes endonucléases uniques (BsmBI, BglI et BsaI) ; (ii) digestion par des enzymes sélectionnées donnant cinq à huit fragments ; (iii) le plus grand fragment étant < 8 kb ; (iv) toutes les extrémités collantes étaient uniques ; (v) tous les sites d'identification ont été créés via des mutations synonymes ; (vi) deux sites d'identification uniques pourraient encadrer les sites pour une manipulation ultérieure ; (vii) les sites d'identification pourraient être alignés avec d'autres organismes viraux pour permettre des substitutions de segments.
Le schéma des schémas silencieux ou synonymes et de l’empreinte digitale du site de restriction était presque universel pour les organismes viraux synthétiques, indiquant fortement que le SRAS-CoV-2 était d’origine synthétique. La carte SARS-CoV-2 RS contenait cinq RS BsaI/BsmBI. Il contrastait avec les virus étroitement apparentés en étant régulièrement espacés et en l’absence de deux RS BsaI hautement conservés trouvés dans presque tous les autres sarbecovirus de la lignée B. La carte était une valeur aberrante dans les 1,0 % inférieurs des plus longues longueurs de fragments de CoV non modifiés.
L’analyse des cartes de restriction de 1491 cartes RS dans la distribution IIS wt a montré que le SRAS-CoV-2 était plus SD (écarts types) sous la moyenne par rapport à tout organisme viral non modifié, indiquant une probabilité <0,1 % d'une telle anomalie Carte RS dans un virus wt non modifié. Le SRAS-CoV-2 a montré que six fragments étaient doublement digérés par les enzymes d'endonucléase de restriction de type IIS, et les proches parents RaTG13 et BANAL 52 ont montré respectivement sept et cinq fragments avec un RS distinctif.
Il y avait 12 mutations silencieuses observées dans neuf BsaI/BsmBI RS distincts entre SARS-CoV-2 et RaTG13 et cinq mutations silencieuses dans sept BsaI/BsmBI RS distincts entre SARS-CoV-2 et BANAL52. Seulement 1 % et 0,1 % des mutants RaTG13 et BANAL52 ont montré des cartes BsaI/BsmBI RS avec des scores z supérieurs à ceux du SRAS-CoV-2, respectivement.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré une forte probabilité que le SRAS-CoV-2 soit d’origine synthétique sous la forme d’un clone infectieux assemblé in vitro. Les résultats pourraient aider à l’élaboration de politiques et à la recherche pour prévenir de futures pandémies et encourager les améliorations de la biosécurité dans le monde entier.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
