Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Molecular epidemiology of human rhinoviruses

Carita Savolainen-Kopra

Doctoral dissertation, March 2006.
University of Helsinki, Faculty of Biosciences, Department of Biological and Environmental Sciences and National Public Health Institute (KTL), Department of Viral Diseases and Immunology, Enterovirus Laboratory .

Työn ensimmäinen osa koostuu molekyyliepidemiologisesta tutkimuksesta, jossa tutkittiin erään ihmisen enteroviruksen (HEV), echovirus 30:n kliinisiä isolaatteja. Tämä tutkimus on osa HEV-B virusten molekyyliepidemiologiaa tutkivaa sarjaa. Tutkimuksessa mukana olleet kaikkiaan 130 viruskantaa oli eristetty eri puolella Eurooppaa. Sekvenssianalyysi käsitti kolme erillistä genomialuetta; 420 nukleotidin pituisen VP4/VP2-kapsidiproteiineja koodaavan osan, koko 876 nukleotidin pituisen VP1-kapsidiproteiinia koodaavan geenin sekä 150 nukleotidin pituisen VP1/2A- risteysalueen. Analyysi paljasti vallitsevien geneettisten alaryhmien jatkumon yhden päägenotyypin sisällä. Aiemmat genotyypit olivat korvautuneet geneettisesti yhteinäisellä alatyypillä, joka oli kiertänyt Euroopassa 1970-luvun lopulta lähtien. Muut tutkimusryhmät olivat havainneet saman genotyypin myös Pohjois-Americassa ja Australiassa. Kuitenkin maailmanlaajuisesti muitakin yhtä aikaa kiertäviä genotyyppejä on havaittu. Echovirus 30:lla havaittu yhden päägenotyypin vallitsevuus eroaa muista enterovirusserotyypeistä, joita on tutkittu molekyyliepidemiologian keinoin. Tällaisia ovat esimerkiksi poliovirukset sekä coxsackievirukset B4 ja B5, joilla on havaittu useita samanaikaisia geneettisesti eroavia alatyyppejä.

Työn toisessa osassa ihmisen rinovirusten molekyyliepidemiologiaa tutkittiin 61 kliinisen isolaatin geneettisellä analyysillä 420 nukleotidin pituisella VP4/VP2- kapsidiproteiinialueella. Virusisolaatit oli kerätty alle kaksivuotiaista lapsista Tampereen alueella. Kliinisistä isolaateista saadut sekvenssit jakautuivat kahteen ennalta tunnettuun fylogeneettiseen pääryhmään. Alaryhmiä muodostui vuodenaikaisvaihtelun mukaan. Myös saman epidemiakauden aikana havaittiin kiertäneen useita erillisiä serotyypin kaltaisia klustereita. Lisäksi, klusterin havaittiin ilmestyneen uudelleen yhden epidemiakauden poissaolon jälkeen. Analysoitujen rinoviruskantojen molekyyliepidemiologia näytti monimutkaiselta, joten päätimme jatkaa rinovirustutkimuksia.

Rinovirusten sekvenssianalyysiin oli saatavilla vain viisi aiemmin sekvensoitua prototyyppikantaa. Sen vuoksi kaikki nimetyt 102 rinovirusten prototyyppikantaa sekvensoitiin VP4/VP2-alueelta ja mahdollisuutta rinovirusten geneettiseen tyypitykseen tutkittiin. 76 prototyyppikantaa klusteroitui rinovirusten geneettiseen ryhmään A ja 25 ryhmään B. Serotyyppi 87 erosi muista rinoviruksista ja klusteroitui enterovirus D- ryhmään. Rinovirusten kliiniset isolaatit edustivat 19 erillistä serotyyppiä, kun kriteerinä käytettiin 20% eroavuutta sekvenssissä. Serotyyppien väliset erot rinoviruksilla olivat yleensä samaa luokkaa kuin enteroviruksilla on havaittu (noin 20%), mutta myös pienempiä, alle 10%, eroja havaittiin. Koska osa rinovirusserotyypeistä on geneettisesti hyvin lähellä toisiaan, ehdotamme, että geneettisen tyypityksen kriteerinä käytetään "lähintä prototyyppiä". Tämä tutkimus oli ensimmäinen kaikkien tunnettujen rinovirusprototyyppikantojen systemaattinen geneettinen kartoitus ja se tarjoaa pohjan ihmisen rinovirusten taksonomiselle luokittelulle kahteen ryhmään Human rhinovirus A (HRV-A) ja Human rhinovirus B (HRV-B).

Työn viimeinen osa käsittelee fylogeneettistä analyysia, jossa oli mukana 48 rinovirusten prototyyppikantaa sekä 12 kliinistä isolaattia. Tutkittavana genomialueena oli ei-strukturaalinen viruksen RNA polymeraasia koodaava 3D-alue. Rinoviruskannat jakautuivat aiemmin määriteltyihin ryhmiin HRV-A ja HRV-B myös 3D-alueella. HRV-B klusteroitui geneettisesti lähemmäs enterovirus-B, -C ja poliovirusryhmiä kuin HRV-A:ta. Ryhmien sisäinen variaatio sekä HRV-A:ssa että HRV-B:ssä oli suurempaa 3D- kuin VP4/VP2-kapsidialueella, toisin kuin enteroviruksilla. Lisäksi rinovirusten variaatio 3D:ssa oli suurempaa kuin enteroviruksilla. 3D-alueella havaittiin erillinen klusteri, joka kapsidialueella kuului HRV-A:han. Se nimettiin HRV-A':ksi. Tämä havainto saattaa olla seurausta HRV-A rinovirusten eri genomialueiden erilaisesta evoluutiohistoriasta. Myös HRV-A:n fylogeneettisten puiden topologiassa havaittiin eroja kapsidialueen ja ei-strukturaalialueen välillä, mikä saattaa viitata eri kantojen rekombinaatioon. Kuitenkin kaikki 12 tutkittua kliinistä isolaattia klusteroitui samoin kuin kapsidialueella. Mahdollista rekombinaatiota selvitettiin julkisissa tietokannoissa saatavissa olevien rinovirusten kokogenomisekvenssien Similarity ja Bootscanning -analyyseillä. Todisteita rekombinaatiosta HRV-A:ssa saatiin, kun HRV2 ja HRV39 osoittivat keskimääräistä suurempaa samankaltaisuutta genomin ei-strukturaaliosassa. Ovatko juuri HRV2 ja HRV39 rekombinoituneita kantoja vai kenties jotkut muut toistaiseksi sekvensoimattomat HRV-A serotyypit, jää vielä selvitettäväksi.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 07.03.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki