Analisis Bioinformatika Interaksi Sel Inang Virus Monkeypox
Meskipun infeksi virus monkeypox paling banyak ditemukan di Afrika Barat dan Tengah, sejak Mei 2022, virus DNA untai ganda ini telah dilaporkan di banyak negara di luar Afrika. Mirip dengan virus cacar, virus cacar monyet juga termasuk dalam keluarga orthopoxvirus dan tidak terlalu parah. World Health Organization baru-baru ini menyatakan global monkeypox outbreak sebagai public health emergency of international concern.
Latar belakang
Biasanya, gejala penyakit cacar monyet berlangsung sekitar
2-4 minggu, dengan tingkat kematian yang rendah sebesar 3,6% di Afrika Barat
dan 10,6% di Lembah Kongo. Masa inkubasi virus ini antara 5 dan 21 hari, yang
tidak menular. Pasien yang terinfeksi cacar monyet mengalami sakit kepala,
kelelahan, demam, nyeri otot, dan limfadenopati. Dalam tiga hari infeksi, ruam
muncul di berbagai bagian tubuh, seperti wajah, tangan, kaki, mukosa mulut,
konjungtiva, alat kelamin, dan kornea.
Dua jalur utama penularan penyakit adalah penularan dari
hewan ke manusia dan penularan dari manusia ke manusia. Studi terkait wabah
monkeypox baru-baru ini melaporkan penularan melalui LSL (pria yang berhubungan
seks dengan pria).
Sebagian besar data yang tersedia berdasarkan infeksi
penyakit cacar monyet adalah laporan kasus. Sangat sedikit penelitian yang
tersedia tentang interaksi antara virus dan inang. Sangat penting untuk
memahami mekanisme yang mendasari terkait dengan interaksi monkeypox dengan
manusia untuk menyebabkan infeksi parah. Informasi ini dapat membantu
mengembangkan pengobatan yang efektif untuk menyembuhkan dan mencegah infeksi
cacar monyet.
Sebuah studi baru-baru ini yang diposting ke preprint server
bioRxiv* melaporkan interaksi antara monkeypox dan sel manusia. Molecular
sequences discreening untuk mengidentifikasi differentially expressed genes
(DEGs) dan jalur sinyal terkait, regulasi ekspresi, dan jalur metabolisme.
Temuan ini dapat membantu menentukan target yang efektif untuk pengobatan
penyakit cacar monyet di masa depan.
Tentang Studi
Untuk mengevaluasi dampak infeksi cacar monyet pada sel
manusia pada tingkat transkrip, kumpulan data sekuensing molekuler, yaitu
GSE36854 dan GSE11234, diperoleh dari database Gene Expression Omnibus (GEO).
Dataset GSE36854 berisi delapan sampel virus Vaccinia strain IHD-W, virus
Vaccinia strain Brighton Red, virus Monkeypox strain MSF yang terinfeksi sel
Hela, dan blank control.
Dataset GSE11234 didasarkan pada GPL6763 yang terdiri dari
banyak jenis poxvirus dan informasi template genom manusia. Sampel sel Hela
yang terinfeksi monkeypox dianalisis untuk mengamati perubahan genomik. Urutan
molekuler diproses dan divisualisasikan untuk mengidentifikasi gen yang
diekspresikan secara unik secara signifikan
Temuan Studi
Sebanyak 84 DEG, kecuali gen histon, ditemukan, yang digunakan untuk penelitian lebih lanjut. Interaksi virus sangat bergantung pada gen awal untuk menginfeksi sel inang, memastikan kelangsungan hidup, replikasi, dan transmisi mereka. Gen-gen ini juga terkait dengan regulasi imunitas inang. Oleh karena itu, status ekspresi gen virus monkeypox dianalisis, dan 26 gen awal yang dicurigai terdeteksi, yang dikodekan untuk ankyrin repeat protein.
Membandingkan data sekuensing banyak sampel monkeypox dari
epidemi 2022 dan gen D1L yang didokumentasikan pada 2018 dari Inggris, beberapa
mutasi situs diamati. Mutasi ini mungkin bertanggung jawab untuk adaptasi yang
lebih baik pada inang manusia dan meningkatkan penularan dari manusia ke
manusia.
Perubahan tubuh internal akibat rangsangan eksternal dapat
dipelajari dengan menganalisis jalur sinyal. Diamati bahwa DEG sel Hela yang
terinfeksi monkeypox dikaitkan dengan jalur pensinyalan KEGG, seperti TNF
signaling pathway, IL-17 signaling pathway, NF-kappa B signaling pathway,
cytokine-cytokine receptor interaction, C-type lectin receptor signaling
pathway, Kaposi sarcoma-associated herpesvirus infection, Th17 cell
differentiation, NOD-like receptor signaling pathway, small cell lung cancer, dan
human T-cell leukemia virus infection. Temuan ini menunjukkan bahwa infeksi
monkeypox memicu respons imun dan menghasilkan respons inflamasi.
Genetic disease (GD) dilakukan untuk memprediksi hubungan
antara DEG cacar monyet dan penyakit yang berbeda. Analisis ini mengungkapkan
hubungan infeksi monkeypox dengan liver cirrhosis, reperfusion injury, mammary
neoplasms, inflammation, hypertensive disease, juvenile arthritis, dan brain
ischemia. Temuan penelitian ini konsisten dengan laporan sebelumnya yang
mengungkapkan komplikasi dan gejala sisa cacar monyet. Selanjutnya, penelitian
ini juga mengamati hubungan antara infeksi cacar monyet dan manifestasi
skizofrenia dan depresi mental.
Peran prostaglandin-endoperoxide synthase 2 (PTGS2), juga
dikenal sebagai cyclooxygenase 2 (COX-2), belum dilaporkan mengenai infeksi
monkeypox. Namun, berdasarkan bukti yang ada terkait penyakit lain, diasumsikan
bahwa virus monkeypox mengatur proses patologis dengan mengendalikan PTGS2.
Gen hub, seperti IFIT1, IFIT2, IER3, ZC3H12A, IL11, EREG,
IER2, FST, NFKBIE, dan AREG, dari sel HELA yang terinfeksi monkeypox
diekstraksi. Biasanya, gen hub dikaitkan dengan berbagai proses biologis.
Penulis mengidentifikasi faktor transkripsi kunci yang mengatur gen hub, yaitu,
IRF1, GLIS2, SIN3A, FOXJ2, Smad5, ZFX, dan ATF1, dan miRNA (misalnya, hsa-mir
-21-3p, hsa-mir-16-5p, hsa-mir -520c-3p, hsa-mir -1343-3p, hsa-mir-335-5p dan
hsa-mir -203-3p).
Kesimpulan
Studi saat ini mengungkapkan bahwa virus monkeypox
menghambat dua gen antivirus, yaitu IFIT1 dan IFIT2. Selain itu, analisis
bioinformatika melalui database CellMiner menunjukkan bahwa AP-26113
(Brigatinib) dan Itraconazole menjanjikan untuk pengobatan infeksi cacar
monyet.
*Pemberitahuan Penting
bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau oleh rekan sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai konklusif, memandu praktik klinis/perilaku yang berhubungan dengan kesehatan, atau diperlakukan sebagai informasi yang mapan.
Journal reference:
Tang, Z. et al. (2022) A bioinformatics approach to
systematically analyze the molecular patterns of monkeypox virus-host cell
interactions. bioRxiv 2022.10.12.511850; doi:
https://doi.org/10.1101/2022.10.12.511850,
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.12.511850v1
No comments