Genotypy rotawirusa – rozmieszczenie geograficzne i zmiany czasowe

Epidemiologia molekularna rotawirusa przedstawia fascynujący obraz genetycznej różnorodności i ewolucji tego patogenu, który stale dostosowuje się do zmieniających się warunków środowiskowych i presji selekcyjnej wywieranej przez szczepienia. Rotawirus A charakteryzuje się segmentowym genomem złożonym z podwójnej nici RNA o długości około 18,55 kilopar zasad, który koduje sześć białek strukturalnych (VP1 do VP6) i sześć białek niestrukturalnych (NSP1 do NSP6)¹. Klasyfikacja genotypowa opiera się na dwóch głównych białkach powierzchniowych: genotyp G pochodzący od VP7 (glikoproteiny wirusa) oraz genotyp P pochodzący od VP4 (proteazy)¹.

Do chwili obecnej zidentyfikowano około 36 typów rotawirusa G i 51 typów rotawirusa P¹. Najczęstsze typy G to G1-G4, G9 i G12, podczas gdy P[4], P[6] i P[8] to najczęstsze genotypy P na całym świecie¹. Najczęściej spotykane kombinacje genotypów RVA u ludzi to G1P[8], G2P[4], G3P[8], G4P[8] i G9P[8]¹, choć rozmieszczenie tych genotypów wykazuje znaczną zmienność w zależności od regionu geograficznego i okresu obserwacji.

Globalne rozmieszczenie głównych genotypów

Dystrybucja określonych genotypów rotawirusa różni się znacząco w zależności od obszaru geograficznego i okresu². Analiza danych z różnych kontynentów ujawnia interesujące wzorce cyrkulacji genotypów, które odzwierciedlają zarówno lokalne warunki epidemiologiczne, jak i globalną wymianę szczepów wirusowych.

W Bangladeszu, podczas badań prowadzonych w latach 2014-2019, genotyp G1P[8] był najbardziej rozpowszechniony (43%), następnie G2P[4] (18%) i G9P[4] (12%)³. Wśród genotypów G, G1 był najbardziej dominujący (57%), następnie G2 (20%), G9 (20%) i G11 (3%)³. W przypadku genotypów P, P[8] był najczęstszy (46%), następnie P[4] (30%), P[6] (14%) i P[25] (3%)³.

W Indiach dane z krajowej sieci nadzoru pokazują podobne wzorce z pewnymi regionalnymi różnicami. Badania z lat 2012-2016 wykazały wysoką częstość występowania genotypów G1, G2, G3, G9 i G12, przy czym obserwowano zmiany w cyrkulujących szczepach na przestrzeni lat⁴. Szczególnie interesujące było pojawienie się genotypu G3P[8] od 2015 roku⁴.

Regionalne różnice w cyrkulacji genotypów

Różne regiony świata charakteryzują się odmiennymi wzorcami cyrkulacji genotypów rotawirusa, co ma istotne implikacje dla strategii szczepień i rozwoju nowych preparatów szczepionkowych. W Tunezji, podczas trzyletniej obserwacji w regionie Monastir, dominującym typem G był G1 (37,5%), następnie G3 (25%), G2 (17,5%), G4 (12,5%) i G9 (2,5%)⁵. Zidentyfikowano również trzy mieszane infekcje G3G4 (2,5%)⁵.

W Brazylii, podczas badań przeprowadzonych w latach 2018-2019, genotyp G3P[8] był najbardziej rozpowszechniony przez dwa lata (83,7% w 2018 i 65,5% w 2019)⁶. Sekwencjonowanie nukleotydów niektórych szczepów wykazało, że należały one do emergentnego genotypu G3P[8] podobnego do końskiego⁶. Dominacja emergentnego genotypu powodującego ostre zapalenie żołądka i jelit podkreśla potrzebę ciągłego nadzoru epidemiologicznego w celu oceny wpływu masowej immunizacji RVA oraz monitorowania pojawiania się nowych genotypów⁶.

W Egipcie badania porównawcze próbek klinicznych i próbek surowych ścieków wykazały, że 89,20% pozytywnych próbek klinicznych i 87,50% próbek ścieków było typowanych pod kątem wspólnych genotypów P, podczas gdy 46,40% próbek klinicznych i 54,17% próbek ścieków było typowanych pod kątem wspólnych genotypów G⁷.

Ewolucja czasowa i pojawianie się nowych genotypów

Szybka ewolucja szczepów rotawirusa i pojawienie się nowych, najprawdopodobniej poprzez przenoszenie wirusów między gatunkami przez reassortację między rotawirusami zwierzęcymi i ludzkimi, sprawia, że konieczne jest włączenie intensywnego nadzoru nad szczepami jako ważnego składnika każdego programu wdrażania szczepionek⁸. Ten proces reassortacji może prowadzić do powstania nowych kombinacji genotypów, które mogą mieć różne właściwości patogenne lub odpornościowe.

W Bangladeszu rozkład genotypowy rotawirusa zmieniał się na przestrzeni lat¹. Badania wykazały wysoką częstość występowania G1P[8] i G2P[4] wraz ze zmniejszoną częstością występowania G3 RVA w Bangladeszu w latach 2014-2019⁹. Zaobserwowana duża różnorodność genotypów RVA wraz z ich rocznymi i sezonowymi wahaniami wymaga dogłębnego, szerokiego systemu nadzoru w kraju⁹.

Wpływ szczepień na cyrkulujące genotypy

Wprowadzenie szczepień przeciwko rotawirusowi wywiera znaczący wpływ na strukturę populacyjną cyrkulujących genotypów. Obecnie dostępne szczepionki – Rotarix (RV1; monowalentna G1P[8]) i RotaTeq (RV5; pentawalentna G1, G2, G3, G4, P[8]) – mogą wywierać presję selekcyjną na populację wirusową, potencjalnie sprzyjając ekspansji genotypów nie objętych ochroną szczepionkową⁴.

Ciągły nadzór prospektywny nad cyrkulującymi szczepami rotawirusa jest pożądany w celu szybkiego wykrywania wszelkich zmian w ich rozmieszczeniu i oceny skuteczności aktywnych programów immunizacyjnych¹⁰. W Tunezji będzie ważne utrzymanie ciągłego nadzoru nad rotawirusem w celu zrozumienia rozmieszczenia genotypów G i P w celu monitorowania wpływu szczepionek przeciwko rotawirusowi po ich wprowadzeniu do harmonogramu szczepień dla niemowląt¹⁰.

Analiza filogenetyczna i zmiany molekularne

Analiza sekwencji nukleotydowych i filogenetyczna rotawirusa A dostarcza cennych informacji o ewolucji molekularnej i pochodzeniu cyrkulujących szczepów. W Bangladeszu genotyp G1P[8] z lat 2014-2019 był ściśle związany z G1P[8] z Indii, Mali, Rosji, Pakistanu, Kuby, Iranu oraz wcześniejszymi szczepami bangladeskiego rotawirusa G1P[8]¹¹. Genotyp G2P[4] wykryty w latach 2014-2019 w Bangladeszu grupował się ze sobą i wcześniej zgłaszanym G2P[4] z Bangladeszu, Mauritiusu i Australii¹¹.

Analiza filogenetyczna częściowego genu VP8 45 izolatów klinicznych typowanych pod kątem P i 20 próbek surowych ścieków typowanych pod kątem P w Egipcie wykazała wysokie podobieństwo do szczepów referencyjnych, a większość mutacji była cicha i wykazywała niższe do nieistotnego podobieństwo z dwoma szczepami szczepionkowymi⁷. To odkrycie jest przydatne do określenia najczęstszych antygenów wymaganych do przyszłego opracowania szczepionek⁷.

Implikacje dla strategii szczepionkowych

Zrozumienie epidemiologii molekularnej rotawirusa ma kluczowe znaczenie dla opracowania skutecznych strategii szczepionkowych. Stałe zmiany w cyrkulacji genotypów RVA i potencjalne pojawianie się nietypowych/reassortantowych szczepów podkreśla wagę i potrzebę ciągłych, opartych na krajach programów nadzoru epidemiologicznego i molekularnego¹². Wyniki badań mogą dostarczyć danych przewodniczących przed wprowadzeniem szczepionki przeciwko rotawirusowi do krajowego programu immunizacyjnego⁹.

Różnorodność szczepów rotawirusa była widoczna w całym kraju z G1P[8], G9P[4] i G2P[4] jako powszechnie wykrywanymi szczepami w Indiach¹³. Dane te podkreślają potrzebę ciągłego monitorowania genotypów cyrkulujących po wprowadzeniu szczepionki przeciwko rotawirusowi, które będzie kluczowe dla oceny wpływu szczepionki na wskaźniki hospitalizacji związanych z rotawirusem, rozprzestrzenianie geograficzne i śmiertelność u indyjskich dzieci cierpiących na biegunkę w młodym wieku¹⁴.