Caracterización genómica y epidemiología molecular del virus de la Bursitis infecciosa en España

Abstract

Con el propósito de profundizar en la situación epidemiológica actual del virus de la Bursitis Infecciosa (IBDV) en España, en esta tesis se plantearon 3 estudios. Para tener una visión general de la situación actual de IBD en España el primer estudio consistió en la caracterización genética de RHV de la proteína VP2 de 967 aislados remitidos durante los años 1990 y 2015. El análisis de secuencias y la filogenia revelaron que el 21% de las cepas en cuestión fueron cepas muy virulentas. Alrededor del 72% de las muestras analizadas se correspondió con el genotipo atenuado intermedio y estuvieron altamente relacionadas a las cepas vacunales utilizadas con más frecuencia en la inmunización de las aves. Por otro lado la filogenia nos muestra nuevos grupos de cepas nunca antes descritos en España. Así, se observa un grupo de aislados estrechamente relacionados a cepas atenuadas de origen australiano y un nuevo linaje que en el estudio denominamos IBDV/Sp-var, representando el 1,8% de los virus caracterizados. Debido a estos hallazgos en el segundo estudio se planteó profundizar en la epidemiología molecular de IBDV en España. Para el estudio se consideraron 168 secuencias de la RHV de la VP2 obtenidas de GenBank con origen y año conocido, además de 33 secuencias derivadas de nuestro estudio anterior. El análisis filogenético utilizando inferencia bayesiana confirmó la presencia de 4 linajes: clásico (IBDV/Cl), clásico atenuado (IBDV/Cl-at), muy virulento (IBDV/vv) y el nuevo linaje IBDV/Sp-var. Se determinó la evolución de los aislados de IBDV mediante la definición de las fuerzas selectivas que se ejecutaron durante la diversificación. El análisis de presión de selección detectó presión positiva dentro del linaje atenuado en donde se ubicó una cepa de tipo vacunal de virulencia intermedia. La evolución adaptativa evidenció una relación entre los linajes IBDV/at y IBDV/Sp-var, y mediante una comparación con un modelo de estructura cristalográfica de VP2 contenida en el banco de proteínas (Data Bank Protein, DBP), se determinó que mutaciones en los codones 251 y 273 favorecieron la emergencia del nuevo linaje IBDV/Sp-var. El análisis filogeográfico determinó el posible origen de los linajes IBDV/vv y IBDV/Sp-var, la expansión y difusión de estas poblaciones virales. El análisis muestra que las cepas IBDV/vv se dispersaron en España alrededor de los años 90 provenientes de Irán y que alrededor de los años 2002-2004 se genera una gran diversidad genética que en el tiempo se distribuye de una forma más heterogénea sobre todo en la región oriental del país, mientras que el análisis del linaje IBDV/Sp-var muestra que se originó alrededor de 1995 y se dispersó fundamentalmente en la región oriental de España. Finalmente la afirmación de diversos estudios moleculares del virus de IBD de que la virulencia no solo reside en la VP2, nos llevó a plantear el tercer estudio orientándolo básicamente a la caracterización completa de los segmentos A y B de 16 cepas IBDV/vv detectadas en distintas regiones de España en años distintos y fueron comparadas con otras cepas muy virulentas descritas en otros países, cepas clásicas y atenuadas, así como cepas vacunales. El alineamiento y filogenia de las cepas en cuestión define que los diferentes linajes (IBDV/vv y IBDV/Cl-at) se agrupan junto a sus similares tanto en el análisis del segmento A como el segmento B identificando algunos residuos que permanecen conservados en todas las cepas del linaje IBDV/vv en ambos segmentos. Sin embargo, una de las cepas, IBDV/Spain/06/38, mostró mutaciones en la proteína VP3 respecto al resto de las cepas. El análisis de recombinación confirma mediante 6 de los 9 métodos empleados en la búsqueda de estos eventos que se trata de una cepa con alta probabilidad de haber sufrido un evento de recombinación.

In this thesis 3 studies were carried out in order to deepen the current epidemiological situation of the virus Infectious bursal disease (IBDV) in Spain. To get an overview of the current situation of IBD in Spain, the first study involved in the genetic characterization of the HVR of the VP2 protein of 967 isolates submitted during the years 1990 and 2015. Sequence analysis and phylogeny revealed that 21% strains in question were highly virulent strains. About 72% of the analyzed samples corresponded to the intermediate attenuated genotype and were highly related to the vaccine strains most commonly used in immunizing birds. Moreover, phylogeny showed new groups of strains that are not described in Spain .Therefore, an isolated group closely related to the classical Australian attenuated strain, and a new lineage called IBDV/Sp-var in the study which represents 1.8% of the viruses characterized. Regarding the results of the first study, a second study was done to characterize the molecular epidemiology of IBDV in Spain. In this study we considered 168 sequences of HVR of the VP2 obtained from GenBank with known origin and year, and 33 sequences derived from our previous study. Phylogenetic analysis using Bayesian inference confirmed the presence of 4 lines: classic (IBDV/cl), attenuated classical (IBDV/cl-at), very virulent (IBDV/vv) and the new lineage IBDV/Sp-var. The evolution of IBDV isolates was determined by defining the selective forces that were conducted during diversification. The Analysis of the selection pressure revealed a positive pressure within the attenuated lineage formed also by the intermediate virulence strain vaccine. The adaptive evolution showed a relationship between IBDV/at and IBDV/Sp-var lineages, in addition the comparison with a model of crystallographic structure of VP2 contained in the Data Bank Protein (DBP) determined that the codons 251 and 273 favored the emergence of the new strain IBDV/Sp-var. In order to identify the origin of the IBDV/vv and IBDV/Sp-var lineages and their expansion and dissemination a phylogeographic analysis was done. This analysis showed that the IBDV/vv strains were dispersed in Spain around 90s from Iran, and around the years 2002-2004 a large genetic diversity was distributed heterogeneously over time in the eastern region of the country. While the analysis of the lineage IBDV/Sp-var showed that its origin was around 1995 and was mainly distributed in the eastern region of Spain. Finally, the concordance of various molecular studies of IBD virus revealing that its virulence not only lies in the VP2, led us to propose the third study to characterize the complete genome of the virus. The segments A and B of 16 strains IBDV/vv detected in different regions of Spain and in different years were compared with highly virulent strains described in other countries, classical and attenuated strains and also with vaccine strains. The alignment and the phylogeny analysis showed that the different genotypes (IBDV/vv and IBDV/Cl-at) were grouped according to their virulence degree for the segment A and also for the segment B, and identifying some conserved residues in all strains of the genotype IBDV/vv and for both segments. However the IBDV/Spain/06/38 strain showed a mutated protein substitution VP3 when it is compared with the other strains. The recombination analysis confirmed by 6 of the 9 methods used in our research that the strain IBDV/Spain/06/38 presented a recombinant event.