Por que o vírus SARS-CoV-2 devastou a população humana global, mas muitos outros vírus animais não? Usando vermes nematóides como modelo, pesquisadores da Penn State conduziram um conjunto de experimentos para investigar os fatores que influenciam os resultados da doença de eventos de transbordamento de vírus. Eles descobriram que a espécie do hospedeiro influencia se um vírus decolará em uma nova população. Por exemplo, algumas espécies nunca são infectadas, enquanto outras são infectadas e transmitem prontamente o vírus a outros indivíduos dentro da espécie.
"Patógenos se espalham para os humanos com uma frequência um tanto alarmante, e uma tonelada de pesquisas fantásticas foram feitas para determinar onde e quando o transbordamento é mais provável", disse David Kennedy, professor assistente de biologia. “No entanto, estudar experimentalmente o transbordamento de vírus no laboratório para entender a probabilidade de um vírus ser transmissível em um novo hospedeiro é um enorme desafio, especialmente com a replicação necessária para obter informações científicas”.

Clara Shaw, pesquisadora de pós-doutorado na Penn State, que está iniciando um novo cargo em janeiro como professora assistente na Universidade de Minnesota Duluth, observou que os vermes são um poderoso sistema experimental.

“Você pode ter uma população inteira de hospedeiros em uma única placa de Petri, e você pode encaixar 50 populações replicadas em um espaço do tamanho de uma caixa de sapatos”, disse Shaw. “Esse sistema de vírus worm pode permitir o estudo cuidadoso necessário para informar quais eventos de transbordamento provavelmente se tornarão o próximo COVID-19 e quais são menos preocupantes para a saúde humana e animal”.

Para conduzir seu estudo, que foi publicado em 21 de setembro em Proceedings of the Royal Society B , os pesquisadores usaram espécies de vermes nematóides do gênero Caenorhabditis. Um deles – Caenorhabditis elegans (C. elegans) – é comumente usado em outros tipos de experimentos biológicos.

Para determinar primeiro se o gênero Caenorhabditis seria um sistema útil para estudar a ecologia e a evolução dos saltos de hospedeiros do vírus, a equipe examinou a suscetibilidade de 44 espécies de Caenorhabditis à infecção pelo vírus Orsay, um vírus conhecido por infectar o bem estudado C . elegans espécies, mas não documentada para ocorrer em outras espécies. Eles colocaram pequenas quantidades do vírus em placas de Petri que abrigavam populações de diferentes espécies de Caenorhabditis para ver se o vírus poderia se replicar. Das 44 espécies testadas, 14 espécies foram suscetíveis ao vírus Orsay.

Usando essas 14 espécies de vermes suscetíveis, a equipe avaliou se essas espécies eram capazes de transmitir o vírus ao transplantar um subconjunto de vermes expostos ao vírus para um habitat livre de vírus para reproduzir e potencialmente transmitir o vírus aos descendentes. Esse processo foi repetido para determinar quanto tempo o vírus foi capaz de persistir e se foi capaz de persistir indefinidamente.

"Mostramos que, neste gênero, diferentes espécies hospedeiras apresentaram toda a gama de resultados possíveis após a exposição a um novo patógeno", diz Kennedy.

"Alguns nunca foram infectados; alguns foram infectados, mas não conseguiram transmitir o vírus; alguns foram infectados e transmitiram o vírus em níveis tão baixos que o patógeno acabou morrendo; e alguns foram infectados e transmitiram o vírus bem o suficiente para manter o vírus indefinidamente. . Esta é a matéria-prima necessária para responder à pergunta de por que alguns eventos de transbordamento levam a saltos no hospedeiro e novas doenças, enquanto outros simplesmente desaparecem por conta própria sem qualquer intervenção externa."

Especificamente, a equipe descobriu que as espécies hospedeiras mais intimamente relacionadas ao C. elegans - o hospedeiro nativo do vírus - eram mais suscetíveis à infecção, e os hospedeiros intimamente relacionados entre si tinham suscetibilidades mais semelhantes, independentemente de sua relação com o C. elegans .

“Esses padrões de suscetibilidade podem ser devidos ao fato de que hospedeiros intimamente relacionados provavelmente têm receptores semelhantes para fixação de vírus, ambientes internos semelhantes para os vírus navegarem e defesas semelhantes contra vírus”, diz Shaw.

Kennedy observou que, sem um bom sistema modelo para estudar o transbordamento de vírus, tem sido um desafio entender quais fatores facilitam novas epidemias e como a evolução ocorre em patógenos emergentes.

Ele diz que "esses worms podem ser usados ​​não apenas para investigar como a ecologia afeta o transbordamento e a emergência, mas também para entender melhor como e por que os padrões de transbordamento e emergência podem diferir entre os hospedeiros". + Explorar mais

Como as doenças pulam de uma espécie para outra?