O SARS-CoV-2 é capaz de infectar diferentes espécies?

Atualmente, são conhecidos diferentes coronavírus, como HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63, HCoV-HKU1, SARS-CoV, MERS-CoV e SARS-CoV-2, responsáveis por causar infecções do trato respiratório em humanos com diferentes graus de severidade. Todos eles possuem uma origem zoonótica em morcegos e roedores e foram transmitidas aos humanos por hospedeiros intermediários, como alpacas (Vicugna pacos), bovinos (Bos taurus), civetas (Paradoxurus hermaphroditus) ou dromedários (Camelus dromedarius). O SARS-CoV-2 possui uma sequência com homologia de 96% com o coronavírus de morcego RaTG13, isolado de Rhinolophs affinis. Quando ocorreu o primeiro contato do SARS-CoV-2 com a espécie humana ou outras espécies hospedeiras intermediárias ainda é um tópico de debate e estudos pela comunidade científica.

Dentre os coronavírus humanos, o SARS-CoV-2 obteve grande sucesso de infecção e é o responsável pela pandemia atual de COVID-19 (Corona Virus Disease 2019). A COVID-19 foi inicialmente caracterizada como uma doença respiratória grave e, atualmente, tem se mostrado uma doença que se apresenta como diferentes síndromes em jovens ou adultos, incluindo síndrome respiratória grave, distúrbios de coagulação, tempestade de citocinas e síndrome vascular similar à doença de Kawasaki.

O SARS-CoV-2 utiliza a enzima conversora de angiostensina 2 (ACE2) como receptor de ligação para invadir as células eucarióticas. A interação entre aminoácidos em posições específicas da glicoproteína S do SARS-CoV-2 e a proteína ACE2 são críticos para a afinidade e eficiência da infecção. Pelo menos cinco nucleotídeos da glicoproteína S são considerados críticos para infecção e são relacionados à capacidade de ligação desse vírus ao ACE2 humano. Variações nos sítios de interação do ACE2 com glicoproteína S podem indicar diferenças na capacidade de ligação e infecção do SARS-CoV em diferentes espécies.

A análise genômica comparativa dos genes ortólogos do ACE2 de diferentes espécies foi realizada por diferentes grupos de pesquisa, para tentar entender a dinâmica evolutiva que permitiu o sucesso na adaptação do SARS-CoV-2 para a infecção dos humanos. Na análise de cinco sítios importantes de ACE2 para a ligação do vírus, foi sugerido que o SARS-CoV-2 possui a capacidade de ligação a diferentes espécies, como cachorro (Canis lupus familiaris), gato (Felis catus), cavalo (Equus caballus), gado (Bos taurus), ovelha (Ovis aries), entre outros.

Uma análise mais abrangente de 30 sítios do ACE2, relacionados à função fisiológica ou ligação com o vírus em 70 espécies de mamíferos, evidenciou que os humanos (Homo sapiens) compartilham com os grandes macacos (família Hominoidea) os mesmos aminoácidos nas 30 posições da proteína, e existe apenas uma divergência com espécies de macacos do velho mundo (família Cercopithecidae). Isso mostra que os principais sítios de ACE2 estão conservados nesses primatas e, considerando-se essa proteína, o SARS-CoV-2 tem o mesmo potencial de infecção nessas espécies, sendo essa uma preocupação já demonstrada por especialistas da vida selvagem e saúde de grandes macacos. Quando foram comparados os mesmos sítios de ligação com espécies filogeneticamente mais distantes ao Homo Sapiens, foi observada uma maior diversidade entre as espécies. Primatas como os macacos do novo mundo (Platyrrhini) apresentam diferenças em sítios importantes que potencialmente alteram a capacidade de ligação ao vírus. Os genes ACE2 ortólogos de gatos (Felis catus) e cachorros (Canis lupus familiaris) apresentam 77% e 73% de identidade com o ACE2 considerando os mesmos 30 sítios, o que indica uma menor afinidade de ligação ao vírus e a proteína. Estudos recentes evidenciaram que, em uma frequência baixa, gatos e cachorros podem se infectar com o SARS-CoV-2 de maneira assintomática, provavelmente de seus donos infectados. A ACE2 de pangolim (Manis javanica), considerado um possível hospedeiro intermediário para SARS-CoV-2, apresenta aproximadamente 85% de similaridade com a ACE2 de humanos; entretanto, se considerarmos apenas os 30 sítios de ligação ao vírus, a similaridade é de apenas 66%.

Quando comparamos a sequência do gene ACE2 nas diferentes populações humanas (acessíveis pelo projeto mil genomas), são observadas variantes raras (frequências < 0,005) na sequência codificante e diversos polimorfismos (SNPs), principalmente na região intrônica do gene. Alguns desses polimorfismos já foram associados com doenças cardiovasculares em estudos de associação genômica ampla (Genome-wide association study – GWAS), mas até o momento não foram associados diretamente com a COVID-19. Os 30 sítios importantes na interação com o vírus não apresentam polimorfismos entre as populações humanas, e as espécies de Neanderthal (Homo neanderthalensis) e Denisova compartilham os mesmos aminoácidos com o Homo sapiens. Isso mostra que o SARS-CoV-2 tem potencialmente a mesma eficiência de infecção em todas as populações humanas, considerando os sítios de ligação ao ACE2, algo que é observado na atual pandemia de COVID-19.

Até o momento ainda não se conhece o animal originário do SARS-CoV-2 e seus intermediários até a infecção no seu hospedeiro final, o Homo sapiens. A ideia de que a infecção por SARS-CoV-2 pode ser ou se tornar epizoótica (que ocorre ao mesmo tempo em vários animais uma mesma área geográfica) não parece ser provável, quando consideramos a sequência da proteína ACE2 utilizada como receptor celular pelo vírus. Espécies de grandes primatas são os animais que possivelmente correm mais risco de uma contaminação por esse vírus, e, apesar de casos esporádicos em animais domésticos como gatos e cachorros, ainda não existem evidências robustas que indiquem uma transmissão entre esses animais ou que eles possam infectar outros humanos. Além das variantes que existem nas regiões de ligação do vírus com o receptor ACE2, outros fatores, como os níveis de expressão dessa proteína nos tecidos e o sistema imune desses animais, podem ser barreiras à transmissão e ao desenvolvimento de uma doença semelhante aos humanos nessas espécies.

O SARS-CoV-2 parece ter se tornado um vírus com alta eficiência para a infecção de qualquer população humana quando analisamos a sequência do seu receptor ACE2. Possivelmente, as diferenças observadas nas frequências, suscetibilidades, sintomas, mortalidade de COVID-19 entre as populações poderão ser explicadas por (ou atribuídas a) genes relacionados à resposta imunológica ao vírus, outras regiões do gene ACE2 (por exemplo, regiões reguladoras que modulam a expressão do gene), outros genes ainda não estudados e fatores não biológicos (sociais, culturais e econômicos).

Vinicius de Albuquerque Sortica

Departamento de Genética/ UFRGS

Para saber mais:

Nicola Decaro e Alessio Lorusso (2020) Novel human coronavirus (SARS-CoV-2): A lesson from animal coronaviruses. Veterinary Microbiology.

Marcel Levi e outros (2020) Coagulation abnormalities and thrombosis in patients with COVID-19. Lancet Haematology.

Bibiana Sampaio de Oliveira Fam e outros (2020) ACE2 diversity in placental mammals reveals the evolutionary strategy of SARS-CoV-2. Scientific Electronic Library Online.

Smriti Mallapaty (2020) Coronavirus can infect cats — dogs, not so much. Nature.

Smriti Mallapaty (2020) Dogs caught coronavirus from their owners, genetic analysis suggests. Nature.

Joint Statement of the IUCN SSC Wildlife Health Specialist Group and the Primate Specialist Group (2020) Great apes, COVID-19 and the SARS CoV-2.  http://www.internationalprimatologicalsociety.org