Metagenômica viral de Dengue, Chikungunya e Zika vírus: acompanhar, explicar e prever a transmissão e distribuição espaço-temporal no Brasil

Resumo

A dengue é hiperendêmica no Brasil, com mais de 8 milhões de casos reportados entre 2000-2015. A transmissão e disseminação dos quatro sorotipos do vírus da dengue (DENV) é relatada no país através do mosquito vetor (Aedes aegypti). Além do DENV outros dois vírus Chikungunya (CHIKV) e Zika (ZIKV) foram introduzidos no Brasil e vem causando graves epidemias, porém a situação pode se complicar ainda mais uma vez que estas ainda não iniciamos o período de chuvas. Este projeto é uma colaboração entre pesquisadores do Instituto de Medicina Tropical (IMT/USP), Universidade de Oxford (UO) e do Blood Systems Research Institute (BSRI), num esforço de reconstruir em detalhes a dinâmica de transmissão de linhagens virais circulantes no Brasil, utilizando dados epidemiológicos e do hospedeiro humano para melhor entender a patogênese destes vírus. A infraestrutura já estabelecida pela equipe brasileira tem permitido a coleta de amostras de sangue de indivíduos de diferentes cidades do Brasil que serão incluídas no projeto e com este projeto serão recrutadas outras cidades, o que permitirá a coleta de isolados das epidemias atuais de DENV, CHIKV e ZIKV. O objetivo deste estudo é realizar a metagenômica viral de amostras coletadas em várias cidades brasileiras utilizando sequenciamento de próxima geração para elucidar e predizer a dinâmica espacial e transmissão do DENV, CHIKV e ZIKV no Brasil. Captaremos no mínimo 400 DENV, 200 CHIKV e 200 ZIKV, amostras que serão sequenciadas os ácidos nucleicos totais, visando o sequenciamento de um ou mais vírus. Os vírus que através desta abordagem não forem sequenciados completamente serão então amplificados os trechos faltantes e re-sequenciados. As sequencias obtidas serão então submetidas a montagem "de novo", através de um "pipeline" do BSRI, para reconstrução dos genomas virais, as sequências consensos geradas serão submetidas à caracterização genética focando na identificação das redes de transmissão e propagação viral. As sequências consensos serão alinhadas com outras disponíveis no Genbank e submetidas a análises de máxima verossimilhança e bayesiana, visando determinar as relações evolutivas das cepas circulantes nos contextos nacional e global. Modelos de substituição nucleotídica apropriada, relógio molecular e coalescente serão determinados utilizando estimadores de média harmônica, como por exemplo, path sampling e stepping stone. Taxas de movimentação das linhagens virais entre as populações serão quantificadas utilizando abordagens filogeográficas discretas. Coordenadas de latitude e longitude serão aplicadas a cada isolado, para usar modelos de difusão contínua e resumir as estatísticas epidemiológicas, como a velocidade de dispersão. Modelos skyline de coalescência e nascimento-morte serão usados para estimar a taxa de crescimento da epidemia através do tempo das diferentes linhagens circulantes. Taxas de mudanças sinônimas e não-sinônimas serão quantificadas utilizando contagem de renascimento e algoritmos recentes para quantificar adaptação molecular, os quais vêm sendo desenvolvidos pela equipe de Oxford. Vírus dos casos mais graves de dengue também serão sequenciados e analisados para verificar se há algum "motif" ou mutação associada com severidade. A associação entre mutações e severidade será testada levando-se em conta a incerteza filogenética. Em resumo, o estudo irá combinar dados genéticos, ecológicos, clínicos e de vigilância para entender a epidemiologia do DENV, CHIKV e ZIKV, bem como interações DENV-hospedeiro que possam fundamentar a gravidade da doença. A proposta visa reduzir os encargos causados por importantes surtos deste vírus no Brasil, com benefícios potenciais para a saúde pública e desenvolvimento de vacinas. (AU)