Efeitos da alternância de hospedeiros no fitness do Zika virus

Abstract

O Zika virus (ZIKV) é responsável por surtos significativos, incluindo uma epidemia em 2015 que resultou em graves problemas de saúde pública, como a Síndrome Congênita do Zika e a Síndrome de Guillain-Barré. Atualmente não existem vacinas preventivas ou tratamento específico disponível. O ZIKV é um vírus de RNA transmitido majoritariamente por mosquitos Aedes aegypti. A alternância entre hospedeiro humano e mosquito impõe pressões seletivas distintas que podem influenciar a evolução e o fitness viral. Portanto, compreender como os vírus se adaptam a essa transição é fundamental para entender sua emergência, diversidade e potencial epidêmico. Considerando a importância da alternância de hospedeiros, este estudo investigou seus efeitos no fitness viral do ZIKV e o impacto de RIG-I nesses processos. A hipótese testada foi que RIG-I restringe a diversificação do ZIKV durante essa alternância. Para isso, foi realizado um protocolo de seleção viral, alternando passagens do ZIKV entre células humanas (A549 WT e RIGI-/-) e de mosquito (C6/36) por 10 ciclos. Para as análises fenotípicas (fitness viral) e genotípicas (sequenciamento genômico), foram selecionadas as cepas ZIKV-R1 e ZIKV-R2 nas passagens P4, P6 e P10. As análises fenotípicas foram feitas em diferentes linhagens celulares e em mosquitos Ae. aegypti. Nossos resultados demonstraram que a alternância de hospedeiros favorece o fitness do ZIKV, independentemente de RIG-I. No entanto, RIG-I parece restringir a diversificação do ZIKV. A cepa ZIKV-R2 exibiu títulos virais menores nas primeiras passagens, afetando o fitness viral em diferentes células e aumentando a prevalência da infecção em mosquitos Ae. aegypti. O sequenciamento genômico revelou mutações específicas, incluindo uma na porção C-terminal da proteína NS3, nas passagens P4 e P6 da cepa ZIKV-R2, que podem explicar as alterações observadas. Em suma, esses achados fornecem conhecimentos importantes sobre a evolução e emergência do ZIKV, podendo orientar estratégias mais eficazes de vigilância e controle viral. Este estudo contribui para uma melhor compreensão dos mecanismos de adaptação do ZIKV à alternância de hospedeiros, um aspecto crucial para prever e mitigar futuros surtos.

Abstract: Zika virus (ZIKV) is responsible for significant outbreaks, including an epidemic in 2015 that resulted in severe public health problems, such as Congenital Zika Syndrome and Guillain-Barré Syndrome. Currently, there are no preventive vaccines or specific treatments available. ZIKV is an RNA virus transmitted primarily by Aedes aegypti mosquitoes. The alternation between human host and mosquito imposes distinct selective pressures that can influence viral evolution and fitness. Therefore, understanding how viruses adapt to this transition is crucial for comprehending their emergence, diversity, and epidemic potential. Considering the importance of host alternation, this study investigated its effects on ZIKV viral fitness and the impact of RIG-I on these processes. The hypothesis tested was that RIG-I restricts ZIKV diversification during this alternation. To this end, a viral selection protocol was carried out, alternating ZIKV passages between human cells (A549 WT and RIGI-/-) and mosquito cells (C6/36) for 10 cycles. For phenotypic (viral fitness) and genotypic (genomic sequencing) analyses, ZIKV-R1 and ZIKV-R2 strains were selected at passages P4, P6, and P10. Phenotypic analyses were performed in different cell lines and in Ae. aegypti mosquitoes. Our results demonstrated that host alternation favors ZIKV fitness, regardless of RIG-I. However, RIG-I appears to restrict ZIKV diversification. The ZIKV-R2 strain exhibited lower viral titers in the early passages, affecting viral fitness in different cells and increasing the prevalence of infection in Ae. aegypti mosquitoes. Genomic sequencing revealed specific mutations, including one in the C-terminal portion of the NS3 protein, in passages P4 and P6 of the ZIKV-R2 strain, which may explain the observed changes. These findings provide an important understanding of ZIKV evolution and emergence, potentially guiding more effective viral surveillance and control strategies. This study contributes to a better understanding of ZIKV adaptation mechanisms to host alternation, a crucial aspect for predicting and mitigating future outbreaks.