RESUMO
The last two decades have witnessed the emergence of three deadly coronaviruses (CoVs) in humans: severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV), Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV), and severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). There are still no reliable and efficient therapeutics to manage the devastating consequences of these CoVs. Of these, SARS-CoV-2, the cause of the currently ongoing coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, has posed great global health concerns. The COVID-19 pandemic has resulted in an unprecedented crisis with devastating socio-economic and health impacts worldwide. This highlights the fact that CoVs continue to evolve and have the genetic flexibility to become highly pathogenic in humans and other mammals. SARS-CoV-2 carries a high genetic homology to the previously identified CoV (SARS-CoV), and the immunological and pathogenic characteristics of SARS-CoV-2, SARS-CoV, and MERS contain key similarities and differences that can guide therapy and management. This review presents salient and updated information on comparative pathology, molecular pathogenicity, immunological features, and genetic characterization of SARS-CoV, MERS-CoV, and SARS-CoV-2; this can help in the design of more effective vaccines and therapeutics for countering these pathogenic CoVs.
Assuntos
COVID-19/virologia , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/genética , Patologia Molecular/métodos , SARS-CoV-2/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Animais , COVID-19/diagnóstico , COVID-19/epidemiologia , COVID-19/transmissão , Feminino , Saúde Global/economia , Humanos , Masculino , Mamíferos , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/imunologia , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/patogenicidade , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/imunologia , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/patogenicidade , SARS-CoV-2/imunologia , SARS-CoV-2/patogenicidade , VirulênciaRESUMO
SARS-CoV-2, since emerging in Wuhan, China, has been a major concern because of its high infection rate and has left more than six million infected people around the world. Many studies endeavored to reveal the structure of the SARS-CoV-2 compared to the SARS-CoV, in order to find solutions to suppress this high infection rate. Some of these studies showed that the mutations in the SARS-CoV spike (S) protein might be responsible for its higher affinity to the ACE2 human cell receptor. In this work, we used molecular dynamics simulations and Monte Carlo sampling to compare the binding affinities of the S proteins of SARS-CoV and SARS-CoV-2 to the ACE2. Our results show that the protein surface of the ACE2 at the receptor binding domain (RBD) exhibits negative electrostatic potential, while a positive potential is observed for the S proteins of SARS-CoV/SARS-CoV-2. In addition, the binding energies at the interface are slightly higher for SARS-CoV-2 because of enhanced electrostatic interactions. The major contributions to the electrostatic binding energies result from the salt bridges forming between R426 and ACE-2-E329 in the case of SARS-CoV and K417 and ACE2-D30 in the SARS-CoV-2. In addition, our results indicate that the enhancement in the binding energy is not due to a single mutant but rather because of the sophisticated structural changes induced by all these mutations together. This finding suggests that it is implausible for the SARS-CoV-2 to be a lab-engineered virus.
Assuntos
Betacoronavirus/química , Receptor Tipo 2 de Angiotensina/química , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/química , Betacoronavirus/efeitos dos fármacos , Betacoronavirus/genética , COVID-19 , Simulação por Computador , Infecções por Coronavirus , Fenômenos Eletrofisiológicos , Humanos , Modelos Moleculares , Simulação de Dinâmica Molecular , Método de Monte Carlo , Mutação/genética , Pandemias , Pneumonia Viral , Receptor Tipo 2 de Angiotensina/efeitos dos fármacos , Receptor Tipo 2 de Angiotensina/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/efeitos dos fármacos , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , SARS-CoV-2Assuntos
Censura Científica , Pesquisa de Uso Dual/legislação & jurisprudência , Organização do Financiamento/legislação & jurisprudência , Mutação com Ganho de Função , National Institutes of Health (U.S.)/legislação & jurisprudência , Vírus/genética , Vírus/patogenicidade , Contenção de Riscos Biológicos/métodos , Monitoramento Epidemiológico , Humanos , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/genética , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/patogenicidade , National Institutes of Health (U.S.)/economia , Orthomyxoviridae/genética , Orthomyxoviridae/patogenicidade , Pandemias/prevenção & controle , Apoio à Pesquisa como Assunto/legislação & jurisprudência , Medição de Risco/métodos , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/patogenicidade , Incerteza , Estados Unidos , Vacinas Virais , Vírus/imunologiaAssuntos
Pesquisa Biomédica/tendências , Política de Saúde , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/patogenicidade , Orthomyxoviridae/patogenicidade , Pandemias/prevenção & controle , Recombinação Genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/patogenicidade , Humanos , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/genética , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/imunologia , Orthomyxoviridae/genética , Orthomyxoviridae/imunologia , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/imunologia , Estados Unidos , VirulênciaAssuntos
Pesquisa Biomédica/métodos , Pesquisa Biomédica/tendências , Vírus da Influenza A/patogenicidade , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/patogenicidade , Pandemias/prevenção & controle , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/patogenicidade , Viroses/virologia , Financiamento de Capital , Contenção de Riscos Biológicos , Política de Saúde , Vírus da Influenza A/genética , Vírus da Influenza A/isolamento & purificação , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/genética , Coronavírus da Síndrome Respiratória do Oriente Médio/isolamento & purificação , Doenças Profissionais/prevenção & controle , Saúde Ocupacional , Medição de Risco , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/isolamento & purificação , Estados Unidos , Viroses/epidemiologiaAssuntos
Derramamento de Material Biológico/prevenção & controle , Guerra Biológica/prevenção & controle , Evolução Molecular Direcionada/legislação & jurisprudência , Regulamentação Governamental , Formulação de Políticas , Medidas de Segurança/legislação & jurisprudência , Virologia/legislação & jurisprudência , Animais , Pesquisa Biomédica/ética , Pesquisa Biomédica/legislação & jurisprudência , Humanos , Virus da Influenza A Subtipo H5N1/genética , Virus da Influenza A Subtipo H5N1/patogenicidade , Subtipo H7N9 do Vírus da Influenza A/genética , Subtipo H7N9 do Vírus da Influenza A/patogenicidade , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/patogenicidade , Estados Unidos , United States Dept. of Health and Human Services/legislação & jurisprudência , Virologia/ética , Virulência/genéticaAssuntos
Engenharia Genética/ética , Virus da Influenza A Subtipo H5N1/genética , Formulação de Políticas , Gestão da Segurança , Animais , Consenso , Vírus da Cinomose Canina/genética , Vírus da Cinomose Canina/patogenicidade , Engenharia Genética/efeitos adversos , Guias como Assunto , Humanos , Virus da Influenza A Subtipo H5N1/patogenicidade , Influenza Humana/prevenção & controle , Influenza Humana/transmissão , Influenza Humana/virologia , Medição de Risco , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/patogenicidade , Controle Social Formal , Sociedades CientíficasRESUMO
This study analysed the consequences of deviation from the WHO case definition for the assessment of patients with suspected severe acute respiratory syndrome (SARS) in The Netherlands during 2003. Between 17 March and 7 July 2003, as a result of dilemmas in balancing sensitivity and specificity, five different case definitions were used. The patients referred for SARS assessment were analysed from a public health perspective. None of the patients referred had SARS, based on serological and virological criteria. Nevertheless, all 72 patients required thorough assessment and, depending on the results of the assessment, institution of appropriate prevention and control measures. Changing case definitions caused confusion in classifying cases. A centralised assessment of the reported cases by a team with clinical and public health expertise (epidemiological and geographical risk assessment) is a practical solution for addressing differences in applying case definitions. The burden of managing non-cases is an important issue when allocating public health resources, and should be taken into account during the preparation phase, rather than during an outbreak. This applies not only to SARS, but also to other public health threats, such as pandemic influenza or a bioterrorist episode.
Assuntos
Surtos de Doenças , Vigilância da População , Saúde Pública/normas , Síndrome Respiratória Aguda Grave/diagnóstico , Síndrome Respiratória Aguda Grave/epidemiologia , Anticorpos Antivirais/sangue , Controle de Doenças Transmissíveis/métodos , Feminino , Humanos , Controle de Infecções/métodos , Masculino , Países Baixos/epidemiologia , Padrões de Referência , Alocação de Recursos , Estudos Retrospectivos , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/imunologia , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/isolamento & purificação , Sensibilidade e Especificidade , Síndrome Respiratória Aguda Grave/prevenção & controle , Organização Mundial da SaúdeAssuntos
Sequência de Bases , Pesquisa em Genética , Genômica/economia , Indústrias , Patentes como Assunto , Setor Privado , Setor Público , Apoio à Pesquisa como Assunto , Acesso à Informação , Animais , Bases de Dados Genéticas , Genes , Pesquisa em Genética/economia , Pesquisa em Genética/ética , Projeto Genoma Humano/economia , Humanos , Indústrias/economia , Disseminação de Informação/métodos , Internacionalidade , Política Pública , Interferência de RNA , Apoio à Pesquisa como Assunto/economia , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Estados Unidos , Universidades/economiaRESUMO
There is increasing concern that overlapping patents in the field of genetics will create a costly and legally complex situation known as a patent thicket, which, along with the associated issues of accumulating royalty payments, can act as a disincentive for innovation. One potential means of preventing this is for the patent holders to enter into a so-called patent pool, such as those established in the electronics and telecommunications industries. Precedents for these also exist in the field of genetics, notably with the patents pertaining to the SARS genome. In this review, we initially address the patent pool concept in general and its application in genetics. Following this, we will explore patent pools in the diagnostic field in more detail, and examine some existing and novel examples of patent pools in genetics.
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Técnicas de Laboratório Clínico , Genética , Patentes como Assunto , Animais , Técnicas de Laboratório Clínico/economia , Técnicas de Laboratório Clínico/tendências , Genética/economia , Genética/legislação & jurisprudência , Genética/tendências , Genoma Viral/genética , Humanos , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genéticaRESUMO
We evaluated seven reverse transcription-PCR (RT-PCR) assays, including six in-house assays and one commercial assay for the detection of severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) RNA in clinical specimens. RT-PCR assays targeted different genomic regions and included three conventional assays (one nested and two non-nested) run on a conventional heat block and four real-time assays performed in a LightCycler (LC; Roche Diagnostics). All in-house assays were optimized for assay parameters, including MgCl2, primer, and probe concentrations. The commercial assay was the RealArt HPA CoV RT-PCR assay (Artus), which was run in the LC. Testing serial dilutions of cultured SARS-CoV showed that the analytical sensitivity of the assays ranged from 10(-8) to 10(-6), corresponding to 1 and 100 copies of viral RNA, respectively. Significant differences in analytical sensitivities were observed between assays (P < 0.01, probit regression analysis for 50% sensitivity levels for the top two assays versus the others). Testing 68 clinical specimens (including 17 respiratory tract specimens, 29 urine samples, and 22 stools or rectal swabs) demonstrated that six of the seven assays detected at least 17 of 18 positives (defined as positive in at least two assays), and two of the assays had a sensitivity of 100%. There were no significant differences in sensitivity between the assays (P = 0.5 [Cochrance Q test, least sensitive 15 of 18 versus 18 of 18]). The specificities of the assays ranged from 94.0 to 100% without significant differences (P = 0.25 to 0.5 [McNemar test]). The reagent and technologist cost of performing the in-house PCR assays ranged from $5.46 to $9.81 Canadian dollars (CDN) per test. The commercial assay cost was considerably higher at $40.37 per test. The results demonstrated good performance for all assays, providing laboratories that need to do SARS RNA testing with a choice of assay formats.
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Reação em Cadeia da Polimerase Via Transcriptase Reversa/economia , Reação em Cadeia da Polimerase Via Transcriptase Reversa/métodos , Síndrome Respiratória Aguda Grave/virologia , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/isolamento & purificação , Custos e Análise de Custo , Humanos , RNA Viral/análise , Kit de Reagentes para Diagnóstico/economia , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Sensibilidade e EspecificidadeRESUMO
BACKGROUND: The widespread threat of severe acute respiratory syndrome (SARS) to human life has spawned challenges to develop fast and accurate analytical methods for its early diagnosis and to create a safe antiviral vaccine for preventive use. Consequently, we thoroughly investigated the immunoreactivities with patient sera of a series of synthesized peptides from SARS-coronavirus structural proteins. METHODS: We synthesized 41 peptides ranging in size from 16 to 25 amino acid residues of relatively high hydrophilicity. The immunoreactivities of the peptides with SARS patient sera were determined by ELISA. RESULTS: Four epitopic sites, S599, M137, N66, and N371-404, located in the SARS-coronavirus S, M, and N proteins, respectively, were detected by screening synthesized peptides. Notably, N371 and N385, located at the COOH terminus of the N protein, inhibited binding of antibodies to SARS-coronavirus lysate and bound to antibodies in >94% of samples from SARS study patients. N385 had the highest affinity for forming peptide-antibody complexes with SARS serum. CONCLUSIONS: Five peptides from SARS structural proteins, especially two from the COOH terminus of the N protein, appear to be highly immunogenic and may be useful for serologic assays. The identification of these antigenic peptides contributes to the understanding of the immunogenicity and persistence of SARS coronavirus.
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Anticorpos Antivirais/sangue , Fragmentos de Peptídeos/sangue , Síndrome Respiratória Aguda Grave/diagnóstico , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/química , Proteínas Estruturais Virais/química , Animais , Chlorocebus aethiops , Ensaio de Imunoadsorção Enzimática , Mapeamento de Epitopos/métodos , Humanos , Fragmentos de Peptídeos/imunologia , Coronavírus Relacionado à Síndrome Respiratória Aguda Grave/genética , Testes Sorológicos , Síndrome Respiratória Aguda Grave/sangue , Síndrome Respiratória Aguda Grave/virologia , Células VeroRESUMO
The ability to rapidly and reliably develop hypotheses on the function of newly discovered protein sequences requires systematic and comprehensive analysis. Such an analysis, embodied within the DS GeneAtlas pipeline, has been used to critically evaluate the severe acute respiratory syndrome (SARS) genome with the goal of identifying new potential targets for viral therapeutic intervention. This paper discusses several new functional hypotheses on the roles played by the constituent gene products of SARS, and will serve as an example of how such assignments can be developed or extended on other systems of interest.