COVID-19関連追加(2021220-2)変異株による再感染について

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2020924

【ブラジル,E484Kスパイク変異を伴うSARS-CoV-2再感染のゲノム的証拠】

Vasques Nonaka CK, Franco MM, Gräf T, de Lorenzo Barcia CA, de Ávila Mendonça RN, de Sousa KAF, et al. Genomic evidence of SARS-CoV-2 reinfection involving E484K spike mutation, Brazil. Emerg Infect Dis. 2021 May.

https://doi.org/10.3201/eid2705.210191.

Abstract

SARS-CoV-2に対する防御免疫反応がどのくらいの期間持続するかについては不明な点が多く,回復した患者への再感染が疑われる事例が報告されている.我々はブラジルでE484K変異(中和抗体逃避に関連した変異)を持つ異なるウイルス系統からの再感染例を報告する.

Main

ウイルスの進化は再感染に有利である可能性があり(1),最近報告されたスパイク変異,特に英国,南アフリカ,そして最近ブラジルで流通しているSARS-CoV-2系統の受容体結合ドメインにおける変異(A. Rambaut et al., unpub. data,

https://virological.org/t/preliminary-genomic-characterisation-of-an-emergent-sars-cov-2-lineage-in-the-uk-defined-by-a-novel-set-of-spike-mutations/563.

; H. Tegally et al., unpub. data, https://doi.org/10.1101/2020.12.21.20248640.

; C.M. Voloch et al., unpub. data, https://doi.org/10.1101/2020.12.23.20248598.)は,感染性,免疫逃避,再感染への潜在的な影響が懸念されている.我々は,ブラジルにおけるE484K変異を持ち,中和抗体逃避に関連する異なるSARS-CoV-2系統からの再感染例を報告している(2; A.J. Greaney, unpub. data, https://doi.org/10.1101/2020.12.31.425021.;

 Z. Liu, unpub. data, https://doi.org/10.1101/2020.11.06.372037.)

ブラジル北東部のサルバドール(バイーア州)在住の基礎疾患のない45歳女性が,2回(2020526日,20201026日)にわたってウイルス感染の症状を呈した.最初のエピソードは,下痢,筋肉痛,無力症(asthenia),嚥下痛(odynophagia)が≈7日間続いた.プレドニン40mg5日間服用し,21日後には後遺症も訴えもなく症状が消失し,通常の生活に復帰した.2回目のエピソードは,症状の強さと持続時間の点でより重篤で,頭痛,倦怠感,下痢,咳,喉の痛みがあり,それが筋肉痛と味覚消失,筋肉疲労,不眠,軽度の労作時呼吸困難,そして息切れへと進行した.しかし,どちらのエピソードでも,軽症と分類され,入院を必要としない在宅治療が行われた

患者は医療従事者であった.COVID-19の最前線の医師や医療チームとの頻繁な会合を含む職場での曝露は明らかであった.また,2回目のエピソードの前に,彼女は医師のグループとの会議に出席したが,そのうちの1人はその数日後にCOVID-19と診断された.

Figure: Molecular characterization of a severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 reinfection case in Salvador, Bahia State, northeast Brazil.

Molecular characterization of a severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 reinfection case in Salvador, Bahia State, northeast Brazil. A) Timeline of symptom onset and molecular and serologic diagnosis. B) Time-scaled maximum-likelihood tree, including the new genomes (GISAID accession nos. EPI_ISL_756293 and EPI_ISL_756294; https://www.gisaid.org) recovered from a 45-year-old woman residing in Salvador and full-length viral genomes from Brazil available through GISAID as of January 14, 2021 (Appendix Table, https://wwwnc.cdc.gov/EID/article/27/5/21-0191-App1.xlsx). New genomes are highlighted with red circles. Branch support (SH-aLTR >0.8) is shown at key nodes. C) Mutational pattern of the 2 isolates obtained from the same patient within a 147-day interval. Only unique mutations and lineage defining mutations for B.1.1.33 and P.2 are shown. ORF, open reading frame; rRT-PCR, real-time reverse transcription PCR; UTR, untranslated region.

A) 発症と分子および血清学的診断のタイムライン.B) サルバドール在住の45歳女性から回収された新しいゲノム(GISAIDアクセッション番号: EPI_ISL_756293およびEPI_ISL_756294; https://www.gisaid.org.)と,2021114日時点でGISAIDを通じて入手可能なブラジルの完全長ウイルスゲノム(Appendix Table, https://wwwnc.cdc.gov/EID/article/27/5/21-0191-App1.xlsx.)を含むタイムスケールの最尤法による系統樹.新しいゲノムは赤丸で強調している.分岐サポート(SH-aLTR >0.8)をkey nodesで示す.C) 147日間隔で同じ患者から得られた2つの分離株の変異パターン.唯一の変異であり,B.1.1.33およびP.2系統を定義する変異を示す.ORF, open reading frame; rRT-PCR, real-time reverse transcription PCR; UTR, untranslated region.

 

2回とも,鼻咽頭スワブサンプルからウイルスRNAを抽出し,マルチプレックスリアルタイム逆転写PCRrRT-PCRAllplex SARS-CoV-2アッセイ(Seegene, https://www.seegene.comExternal リンク)を用いてSARS-CoV-2検査を行った.2回とも,3つの遺伝子(N, E, RdRp)を標的としており,いずれも陽性であった(Figure, panel A).NERdRp標的のCt値(Cycle threshold values)は,1回目はそれぞれ,252627,そして2回目はそれぞれ,211217 であった2回目のエピソードでは,患者のウイルス量が多かった(より低いCt値から推定)2回目のエピソードにおいて患者がrRT-PCR陽性と判定されてから4週間後chemiluminescenceによるS1タンパク質に対するIgG検査VITROS, Ortho Clinical Diagnostics,

https://www.orthoclinicaldiagnostics.com)では陽性の結果が得られた.その後,PGM Ion TorrentThermoFisherhttps://www.thermofisher.com)を使用してスワブサンプルの配列決定を行った.その結果,サンプル A(最初のエピソードから)については1,405,009個のマップされたリードが得られ,サンプル B2 番目のエピソードから)については2,570,182個のリードが得られ,両方のサンプルの平均シークエンシング深度は1,000倍を超え,カバレッジは99%を超えていた.

さらに,2つの新規分離株(GISAID accession nos. EPI_ISL_756293およびEPI_ISL_756294; https://www.gisaid.org)を,2021114日時点でGISAIDにおいて入手可能なブラジルのSARS-CoV-2の全ゲノムと比較した.29,000bpを超えるゲノムと1%未満の曖昧性(ambiguities)のあるゲノムのみを検索した(n= 1,164).配列はMAFFT(3)を用いてアラインメントし,IQ-TREEを用いて最尤法による系統解析を行った(4).また,TreeTime(5)を用いてタイムスケールの系統樹を推定した.

2つの新しい配列の系統樹プロファイルをブラジルの同時期の配列と比較した結果(Appendix Table, https://wwwnc.cdc.gov/EID/article/27/5/21-0191-App1.xlsx),147日間隔で区切られた2つのCOVID-19エピソードは,実際には異なるSARS-CoV-2系統によるものであり,再感染が確認されたFigure, panel B最初の感染ではB.1.1.33系統が検出されたが,一方,2回目の感染では,Pangolinの系統分類

https://github.com/hCoV-2019/pangolin [access 2021 Jan 11])に従って,P.2系統(B.1.1.28.2の別名)が検出された(Figure, panel Bさらに,我々は,2つのゲノムを区別するいくつかの変異(Figure, panel C)を同定し,そのうちの2つはSARS-CoV-2スパイク糖タンパク質変異であった1回目の感染ではS: G1219C変異が認められたが,2回目の感染ではS: E484K変異が認められた

この再感染例は,B.1.1.33系統への初感染に続いてP.2系統への再感染を認めた,ブラジルで最近報告された別の再感染例と合致しているP.C. Resende et al., unpub. data, https://virological.org/t/spike-e484k-mutation-in-the-first-sars-cov-2-reinfection-case-confirmed-in-brazil-2020/584). ウイルス受容体結合ドメインに位置するE484K変異は,いくつかのSARS-CoV-2変異株において独立して出現しており,そのモニタリングは現在のパンデミック段階において極めて重要である.少なくとも3つの主要な系統がE484Kを保有している: B.1.351は南アフリカで初めて同定され,世界中に広がっている(H. Tegally et al.; P.1はブラジルのマナウスで最近報告されたもので,N501Yを含む新しい変異を保有している(N.R. Faria et al., unpub. data,

https://virological.org/t/genomic-characterisation-of-an-emergent-sars-cov-2-lineage-in-manaus-preliminary-findings/586; およびP.2は,同じくブラジルで報告され(C.M. Voloch et al.),英国,米国,カナダ,およびアルゼンチンで既に検出されている(https://cov-lineages.org/lineages.html).SARS-CoV-2E484K変異株による再感染の報告は,この変異を持つ系統が中和抗体から逃避する可能性を推定したin vitroおよびin silico研究を裏付けるものであり(3; Z. Liu et al.,公衆衛生政策や予防接種戦略に影響を与える可能性のある新しいウイルス系統の出現を検出し,監視するためのゲノムサーベイランスの重要性を強調する.

 

References

1) Tillett  RL, Sevinsky  JR, Hartley  PD, Kerwin  H, Crawford  N, Gorzalski  A, et al. Genomic evidence for reinfection with SARS-CoV-2: a case study. Lancet Infect Dis. 2021;21:52–8.

2) Weisblum  Y, Schmidt  F, Zhang  F, DaSilva  J, Poston  D, Lorenzi  JC, et al. Escape from neutralizing antibodies by SARS-CoV-2 spike protein variants. eLife. 2020;9:3–10.

3) Nakamura  T, Yamada  KD, Tomii  K, Katoh  K. Parallelization of MAFFT for large-scale multiple sequence alignments. Bioinformatics. 2018;34:2490–2.

4) Nguyen  L-T, Schmidt  HA, von Haeseler  A, Minh  BQ. IQ-TREE: a fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum-likelihood phylogenies. Mol Biol Evol. 2015;32:268–74.

5) Sagulenko  P, Puller  V, Neher  RA. TreeTime: Maximum-likelihood phylodynamic analysis. Virus Evol. 2018;4:vex042.