Análise molecular de vírus de suínos através de abordagem metagenômica

Abstract

A carne suina e a segunda maior fonte de proteina animal consumida no mundo. O sucesso na profunda expansao da suinocultura deve-se principalmente as melhorias sanitarias implantadas nos sistemas de producao intensiva. Todavia, o aumento da densidade de animais contribuiu para a emergencia e reemergencia de doencas virais, facilitou a transmissao viral entre os animais e promoveu o surgimento de sindromes de etiologia desconhecida ou multifatoriais, incluindo doencas respiratorias e gastrointestinais. A metagenomica viral aliada ao sequenciamento de alto desempenho (HTS) oferece uma oportunidade para identificacao, monitoramento e diagnostico de infeccoes virais. Por meio dessa abordagem, e possível caracterizar virtualmente todos os genomas virais presentes em determinada amostra (o viroma). A caracterizacao do viroma de diferentes tipos de amostras alimenta os bancos de dados com informacoes para analises geneticas comparativas acelerando o entendimento acerca de cadeias de transmissao, taxa de evolucao viral e origem de doencas zoonoticas. Alem disso, os virus possuem papel fundamental na saude de seus hospedeiros e explorar a diversidade viral natural dos suinos e o primeiro passo para a compreensao de sindromes de etiologia indefinida ou de origem multifatorial. Nesse trabalho, o viroma de suinos domesticos foi explorado por meio da abordagem metagenomica viral aliada ao HTS e ferramentas de bioinformatica. O soro de suinos com sinais clinicos de doenca respiratoria revelou a presenca de varios virus de genoma circular DNA fita simples (ssDNA) codificadores de replicase (CRESS DNA) (Artigo 1), dentre os quais foram classificados nas familias Genomoviridae, Smacoviridae (no qual um novo genero e proposto), Redondoviridae e Nenyaviridae; outros nao puderam ser classificados em nenhuma familia reconhecida atualmente. Ainda nesse estudo, foram detectados virus das familias Anelloviridae, Parvoviridae (eucarioticos), Microviridae e Inoviridae (procarioticos). O viroma do soro de suinos clinicamente saudaveis oriundos de granjas de reprodutores suideos certificadas (GRSC) tambem foi explorado e revelou virus das familias Anelloviridae, Parvoviridae e varios CRESS DNA nao classificados. Em outro estudo ainda em andamento, o viroma de fezes de suinos com, ou sem diarreia, foi investigado e diversas familias virais foram detectadas. Por fim, esse trabalho tambem apresenta a continuacao de um estudo anterior que, por meio da metagenomica viral e HTS, identificou circovirus suino tipo 3 (PCV3) em matrizes com natimortos. Aqui, a relacao do PCV3 com a natimortalidade em suinos foi investigada por meio de PCR em tempo real nas amostras individuais de matrizes com ou sem natimortos, revelando que esse virus esta amplamente disseminado entre os suinos (Artigo 2). Os resultados apresentados nessa tese ampliam o conhecimento sobre a comunidade viral presente em suinos domesticos, enriquecem os bancos de dados virais e fornecem uma base para a comparacao da diversidade viral em estudos futuros.

Pork meat is the second largest source of animal protein consumed in the world. The success in the deep expansion of pig farming is mainly due to the sanitary improvements implemented in intensive production systems. However, the increase in animal density contributed to the emergence and reemergence of viral diseases, facilitated viral transmission between animals and promoted the emergence of syndromes of unknown or multifactorial etiology, including respiratory and gastrointestinal diseases. Viral metagenomics combined with high-throughput sequencing (HTS) offers a valuable opportunity for the identification, monitoring and diagnosis of viral infections. Through this approach, it is possible to characterize virtually all viral genomes present in a given sample, the virome. The virome characterization of different types of samples feeds the databases with information for comparative genetic analyzes, accelerating the understanding about transmission chains, viral evolution rate and origin of zoonotic diseases. In addition, viruses play a fundamental role in the health of their hosts and exploring the natural viral diversity of pigs is the first step towards understanding syndromes of undefined etiology or of multifactorial origin. In this work, the domestic swine virome was explored using viral metagenomic approach combined with HTS and bioinformatics tools. Swine serum with clinical signs of respiratory disease revealed the presence of several circular single-stranded DNA (ssDNA) Rep-encoding (CRESS DNA) viruses (Article 1), which were classified into the viral families Genomoviridae, Smacoviridae (by which one new genus is proposed), Redondoviridae and Nenyaviridae; others could not be classified in any currently recognized family. Also, viruses from the families Anelloviridae, Parvoviridae (eukaryotic), Microviridae and Inoviridae (prokaryotic) were detected. The serum virome of clinically healthy pigs from certified swine breeders (GRSC) farms was also explored and revealed viruses from the Anelloviridae, Parvoviridae and several unclassified CRESS DNA families. In another study still in progress, swine feces virome with or without diarrhea was investigated and several viral families were detected. Finally, this work also presents the continuation of a previous study that, using viral metagenomics and HTS, identified porcine circovirus type 3 (PCV3) in sows with stillbirths. Here, the relationship between PCV3 and stillbirth was investigated using realtime PCR in individual samples from sows with or without stillbirths, revealing that this virus is widely disseminated in pigs (Article 2). The results presented in here expand the knowledge about the viral community in domestic swine, enrich the viral databases and provide a baseline for viral diversity comparison in future studies.