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Bagaza virus: phylogenetic analysis, development and validation of molecular diagnostic methods

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Bibliographic Details
Title: Bagaza virus: phylogenetic analysis, development and validation of molecular diagnostic methods
Authors: FALCÃO, Marta Liberato
Contributors: BARROS, Sílvia, PARREIRA, Ricardo, RUN
Publication Year: 2023
Subject Terms: Ciências biomédicas, Biologia molecular, Medicina tropical e internacional, Ortoflavivírus, BAGV, Análise filogenética, Análise espaço-temporal, PCR, Domínio/Área Científica::Ciências Médicas
Description: Em setembro de 2021, o vírus de Bagaza (BAGV), um membro do grupo Ntaya do género Orthoflavivirus, foi detetado pela primeira vez em Portugal, no coração e no cérebro de uma perdiz-de-patas-vermelhas encontrada morta num terreno de caça em Serpa. O BAGV foi isolado pela primeira vez de um pool de mosquitos Culex em 1966, no distrito de Bagaza, na República Centro-Africana. Posteriormente, foi detetado em mosquitos recolhidos noutros países africanos, na Índia e nos Emirados Árabes Unidos. Em vertebrados, as infeções associadas ao BAGV foram relatadas pela primeira vez em perdizes de patas vermelhas, faisões de pescoço anelado e pombos torcaz comuns em Espanha em 2010, alguns anos depois, em 2016, em faisões monais dos Himalaias na África do Sul e, finalmente, em perdizes de patas vermelhas em 2021 em Portugal. Aqui relatamos a caracterização genómica da sequência completa do BAGV detetado (BAGV/PT/2021), incluindo reconstruções filogenéticas e análises espaço-temporais. As filogenias inferidas a partir de alinhamentos de sequências de nucleótidos, complementadas com a análise de alinhamentos de aminoácidos, indicam que a estirpe de BAGV de Portugal está intimamente relacionada com estirpes de BAGV anteriormente detetadas em Espanha, sugerindo um antepassado comum que parece ter chegado à Península Ibérica no final da década de 1990 ou início dos anos 2000. Além disso, as nossas conclusões apoiam estudos anteriores que relatam que o BAGV e o vírus da meningoencefalite do peru israelense são a mesma espécie. Os ortoflavivírus têm um grande impacto na vida de milhões de pessoas e podem afetar áreas não endémicas já colonizadas por mosquitos vetores. Assim, para agilizar o diagnóstico de BAGV e de outros ortoflavivírus comuns na Europa, como o vírus do Nilo Ocidental (WNV) e o vírus Usutu (USUV), foi desenvolvida um RT-PCR convencional capaz de detetar pelo menos estas três infeções. Este RT-PCR foi avaliado e concluiu-se que é capaz de detetar BAGV, WNV, USUV e vírus da Encefalite Japonesa, e que não deteta os vírus das Encefalite de Saint Louis e o vírus da Encefalite transmitida pelas carraças, e mais importante não deteta não-ortoflavivírus. Este RT-PCR apresenta um limite de deteção de aproximadamente 700 cópias. O presente RT-PCR está agora a ser utilizado em várias amostras de campo para tentar detetar flavivírus em circulação em Portugal. Até agora nenhuma amostra positiva foi detetada. Embora o RT-PCR desenvolvido seja eficiente, específico e tenha um bom limite de deteção, o tempo necessário para obter um diagnóstico final não é o ideal. Desta forma, foi desenvolvido um PCR multiplex em tempo real capaz de detetar WNV, USUV e BAGV, utilizando primers e sondas já utilizados no diagnóstico e alterando apenas os fluoróforos utilizados. Este PCR em abordagem de multiplex provou ser capaz de detetar as 3 infeções simultaneamente. Este projeto visa não só compreender melhor a filogenia do BAGV, mas principalmente melhorar as ferramentas de diagnóstico existentes para ortoflavivírus de forma a melhorar a vigilância e o controlo epidemiológico destas infeções.
Description (Translated): In September 2021, Bagaza virus (BAGV), a member of the Ntaya group from the -Orthoflavivirus genus, was detected for the first time in Portugal, in the heart and the brain of a red-legged partridge found dead in a hunting ground in Serpa. BAGV was first isolated from a pool of Culex mosquitoes in 1966, in the Bagaza district of the Central African Republic. Subsequently, it has been detected in mosquitoes collected in other African countries, as well as in India, and the United Arab Emirates. In vertebrates, BAGV-associated infections were first reported in red-legged partridges, ring-necked pheasants, and common wood pigeons in Spain in 2010, and a few years later, in 2016, in Himalayan monal pheasants from South Africa and, finally, in red legged patridges in 2021 in Portugal. Here we report the genomic characterization of the full-length sequence of BAGV detected (BAGV/PT/2021), including phylogenetic reconstructions and spaciotemporal analyses. Phylogenies inferred from nucleotide sequence alignments, complemented with the analysis of amino acid alignments, indicated that the Bagaza strain from Portugal is closely related to Bagaza strains previously detected in Spain, suggesting a common ancestor that seems to have arrived in the Iberia Peninsula in the late 1990s to early 2000s. In addition, our findings support previous observations that BAGV and Israel turkey meningoencephalitis virus belong to the same viral species. Ortoflavivirus impact the lives of millions and potentially could affect non-endemic areas already colonized by mosquito vectors. So, in order to speed up the diagnosis of BAGV and other ortoflaviviruses commonly found in Europe, such as West Nile (WNV) and Usutu virus (USUV), a conventional RT-PCR capable of detecting at least these three infections was developed. This RT-PCR was evaluated, and it was concluded that it is capable of detecting WNV, BAGV, USUV and Japanese Encephalitis virus, and that does not detect Saint Louis Encephalitis and Tick Born encephalitis virus, and more importantly non-orthoflaviviruses. This RT-PCR presents a detection limit of approximately 700 copies. The present RT-PCR is now being used in several field samples in order to try to detect orthoflavivirus circulating in Portugal. So far, no positive samples have been detected. Although the developed RT-PCR is efficient, specific and has a good detection limit, the time required to obtain a final diagnosis is not optimal. In this way, a multiplex real-time RT-PCR capable of detecting WNV, USUV and BAGV was developed, using forward and reverse primers and probes already used in diagnosis and only changing the fluorophores used. The multiplex RT-qPCR test proved to be able to detect the 3 infections simultaneously. This project aims not only to better understand the phylogeny of BAGV, but mainly to improve the existing diagnostic tools for flaviviruses to improve the surveillance and epidemiological control of these infections.
Contents Note: TID:203544676
File Description: application/pdf
Language: English
Availability: http://hdl.handle.net/10362/166108
Rights: embargoed access
Accession Number: rcaap.com.unl.run.unl.pt.10362.166108
Database: RCAAP
Description
Abstract:Em setembro de 2021, o vírus de Bagaza (BAGV), um membro do grupo Ntaya do género Orthoflavivirus, foi detetado pela primeira vez em Portugal, no coração e no cérebro de uma perdiz-de-patas-vermelhas encontrada morta num terreno de caça em Serpa. O BAGV foi isolado pela primeira vez de um pool de mosquitos Culex em 1966, no distrito de Bagaza, na República Centro-Africana. Posteriormente, foi detetado em mosquitos recolhidos noutros países africanos, na Índia e nos Emirados Árabes Unidos. Em vertebrados, as infeções associadas ao BAGV foram relatadas pela primeira vez em perdizes de patas vermelhas, faisões de pescoço anelado e pombos torcaz comuns em Espanha em 2010, alguns anos depois, em 2016, em faisões monais dos Himalaias na África do Sul e, finalmente, em perdizes de patas vermelhas em 2021 em Portugal. Aqui relatamos a caracterização genómica da sequência completa do BAGV detetado (BAGV/PT/2021), incluindo reconstruções filogenéticas e análises espaço-temporais. As filogenias inferidas a partir de alinhamentos de sequências de nucleótidos, complementadas com a análise de alinhamentos de aminoácidos, indicam que a estirpe de BAGV de Portugal está intimamente relacionada com estirpes de BAGV anteriormente detetadas em Espanha, sugerindo um antepassado comum que parece ter chegado à Península Ibérica no final da década de 1990 ou início dos anos 2000. Além disso, as nossas conclusões apoiam estudos anteriores que relatam que o BAGV e o vírus da meningoencefalite do peru israelense são a mesma espécie. Os ortoflavivírus têm um grande impacto na vida de milhões de pessoas e podem afetar áreas não endémicas já colonizadas por mosquitos vetores. Assim, para agilizar o diagnóstico de BAGV e de outros ortoflavivírus comuns na Europa, como o vírus do Nilo Ocidental (WNV) e o vírus Usutu (USUV), foi desenvolvida um RT-PCR convencional capaz de detetar pelo menos estas três infeções. Este RT-PCR foi avaliado e concluiu-se que é capaz de detetar BAGV, WNV, USUV e vírus da Encefalite Japonesa, e que não deteta os vírus das Encefalite de Saint Louis e o vírus da Encefalite transmitida pelas carraças, e mais importante não deteta não-ortoflavivírus. Este RT-PCR apresenta um limite de deteção de aproximadamente 700 cópias. O presente RT-PCR está agora a ser utilizado em várias amostras de campo para tentar detetar flavivírus em circulação em Portugal. Até agora nenhuma amostra positiva foi detetada. Embora o RT-PCR desenvolvido seja eficiente, específico e tenha um bom limite de deteção, o tempo necessário para obter um diagnóstico final não é o ideal. Desta forma, foi desenvolvido um PCR multiplex em tempo real capaz de detetar WNV, USUV e BAGV, utilizando primers e sondas já utilizados no diagnóstico e alterando apenas os fluoróforos utilizados. Este PCR em abordagem de multiplex provou ser capaz de detetar as 3 infeções simultaneamente. Este projeto visa não só compreender melhor a filogenia do BAGV, mas principalmente melhorar as ferramentas de diagnóstico existentes para ortoflavivírus de forma a melhorar a vigilância e o controlo epidemiológico destas infeções.