DOI: https://doi.org/10.3390/v16101558
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39459892
تاريخ النشر: 2024-09-30
المؤلف: Bruna Fonseca Matias وآخرون
الموضوع الرئيسي: الأمراض المعدية وعلم الفطريات
نظرة عامة
في هذه الدراسة، قام المؤلفون بالتحقيق في وجود أنواع فيروس الورم الحليمي البقري (BPV) المرتبطة بالآفات التكاثرية في القناة الهضمية العليا لثور، باستخدام تقنية تضخيم الدائرة المتدحرجة (RCA) تليها التسلسل عالي الإنتاجية (HTS). ركز البحث على آفتين مريئيتين مفرطتين، مستخدمين تفاعل البوليميراز المتسلسل مع أزواج من البرايمرات المتغيرة وRCA لتحليل السلالات الفيروسية. كشفت النتائج عن تسلسل الجينوم الكامل لـ BPV4 في الورم الحليمي الحرشفي، بينما تم تحديد BPV2 وقطع فرعية من BPV4 في السرطان في الموقع (CIS) للمرة الأولى.
تسلط الدراسة الضوء على أن BPV4 ليس النوع الوحيد الموجود في CIS من الغشاء المخاطي للمريء، حيث تم تحديد عدوى مختلطة تشمل كل من BPV2 وBPV4. تؤكد هذه الأبحاث على فائدة RCA وHTS في توضيح تعقيد العدوى الفيروسية في الآفات البقرية، مما يساهم في فهم أعمق للإمكانات المسرطنة لفيروسات الورم الحليمي في الماشية.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة خصائص وتأثيرات فيروس الورم الحليمي (PVs)، وهي فيروسات صغيرة غير مغلفة مسرطنة تحتوي على جينوم DNA دائري مزدوج الشريطة بحوالي 8000 قاعدة. تصيب PVs بشكل أساسي الجلد والأغشية المخاطية لمضيفين مختلفين، بما في ذلك البشر، مما يؤدي إلى آفات عادة ما تكون حميدة وقد تتراجع تلقائيًا. ومع ذلك، في بعض الحالات، يمكن أن تتطور هذه الآفات إلى خبيثة، مما يحول الأورام الحليمية الحميدة إلى سرطان الخلايا الحرشفية. يشفر جينوم PV بروتينات مبكرة (E) ومتأخرة (L)، حيث يسهل E1 وE2 تكاثر الفيروس، بينما تتورط البروتينات المسرطنة E5 وE6 وE7 في التحول الخلوي.
تركز الورقة بشكل خاص على فيروس الورم الحليمي البقري (BPVs)، مع تحديد 44 نوعًا تصيب الماشية، مصنفة إلى أجناس مختلفة. ترتبط BPVs بعدة حالات سريرية في الماشية، بما في ذلك الورم الحليمي الجلدي ووجود دم في البول البقري (BEH)، والذي يرتبط بتناول نبات السرخس (Pteridium aquilinum)، الذي له خصائص مثبطة للمناعة ومسرطنة. تهدف الدراسة إلى التحقيق في أنواع BPV المرتبطة بالآفات المفرطة في القناة الهضمية العليا لثور، وتصنيف هذه السلالات الفيروسية من خلال تسلسل الجينوم الكامل، باستخدام تضخيم الدائرة المتدحرجة (RCA) والتسلسل عالي الإنتاجية (HTS) لزيادة الحساسية في تحليل الجينوم.
الطرق
تحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار التجارب. كما يصف قسم الطرق البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم إجراؤها لتقييم النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول إعداد التجربة، مثل ظروف التحكم، أحجام العينات، وأي متغيرات ذات صلة تم التلاعب بها أو قياسها. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح للمنهجيات المطبقة، مما يسهل تقييم صلاحية وموثوقية النتائج المقدمة في البحث.
النتائج
كشفت الفحوصات النسيجية المرضية لآفتين عن خصائص مميزة تشير إلى عدوى فيروس ورم حليمي مختلفة. أظهرت الآفة الأولى ميزات ورم حليمي حرشفي، بما في ذلك فرط تنسج الظهارة، فرط الكيراتوز الباراكيراتوتي، والكويلوسيتوز، والتي تتوافق مع عدوى فيروس الورم الحليمي البقري (BPV). بالمقابل، تم تحديد الآفة الثانية كسرطان في الموقع (CIS)، تتميز بتكاثر غير منظم وغير نمطي لخلايا الظهارة دون غزو الغشاء القاعدي. أكد تحليل PCR وجود DNA لـ BPV في كلا الآفتين، حيث كشف التسلسل أن الورم الحليمي الحرشفي كان مرتبطًا بشكل أساسي بـ BPV4 (99.32% تطابق)، بينما كانت الآفة CIS مرتبطة بـ BPV2 (99.78% تطابق).
أشار تحليل الجينوم الإضافي من خلال التجميع de novo لقراءات عالية الجودة من الآفات إلى أن الورم الحليمي الحرشفي احتوى على جينوم كامل لـ BPV4 (7274 nt)، مرتبط ارتباطًا وثيقًا بسلالة وجدت في الماشية، بينما أنتجت الآفة CIS جينومًا كاملاً لـ BPV2 (7947 nt). وضعت التحليلات النشوء والتطور سلالة BPV4 ضمن نوع Xipapillomavirus 1 وسلالة BPV2 ضمن نوع Deltapapillomavirus 4، مما يوفر دعمًا إحصائيًا قويًا لتصنيفاتها. تسلط الدراسة الضوء على التنوع الجيني لسلالات BPV المرتبطة بعروض مرضية مختلفة في نفس العضو، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات تشخيصية وعلاجية مستهدفة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تحديد وجود أنواع فيروس الورم الحليمي البقري 2 (BPV2) و4 (BPV4) في آفات المريء لثور حليب من جنوب البرازيل، مما يمثل أول ارتباط موثق لـ BPV2 مع آفة سرطان في الموقع (CIS) في القناة الهضمية العليا للبقر. تم تصنيف الآفات من خلال التحليل النسيجي المرضي وتقنيات جزيئية، بما في ذلك تضخيم PCR والتسلسل عالي الإنتاجية (HTS). من الجدير بالذكر أنه تم اكتشاف عدوى مختلطة من BPV2 وBPV4 في الآفة CIS، مما يبرز إمكانية وجود أنواع فيروسية متنوعة في الآفات المفرطة.
تؤكد النتائج على دور BPV4 كعامل رئيسي في تطوير الأورام داخل القناة الهضمية العليا، بينما لا يزال دور BPV2 في الخباثة أقل وضوحًا. ربطت الدراسات السابقة BPV4 بالآفات الخبيثة، في حين تم ربط BPV2 بشكل نادر بالأورام الليفية الحليمية في هذا الموقع. أثبتت منهجية الدراسة، التي جمعت بين تضخيم الدائرة المتدحرجة (RCA) مع HTS، فعاليتها في تحديد التسلسلات الفيروسية، مما يشير إلى أن هذا النهج يمكن أن يعزز فهم تنوع BPV وتأثيراته في علم الأمراض البقرية. بشكل عام، تساهم الأبحاث في زيادة الأدلة حول التفاعلات المعقدة لفيروسات الورم الحليمي في الماشية وأدوارها المحتملة في تقدم المرض.
DOI: https://doi.org/10.3390/v16101558
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39459892
Publication Date: 2024-09-30
Author(s): Bruna Fonseca Matias et al.
Primary Topic: Infectious Diseases and Mycology
Overview
In this study, the authors investigated the presence of bovine papillomavirus (BPV) types associated with proliferative lesions in the upper alimentary tract of a bull, utilizing rolling circle amplification (RCA) followed by high-throughput sequencing (HTS). The research focused on two hyperplastic esophageal lesions, employing PCR with degenerate primer pairs and RCA to analyze the viral strains. The findings revealed the complete genome sequence of BPV4 in squamous papilloma, while BPV2 and subgenomic fragments of BPV4 were identified in carcinoma in situ (CIS) for the first time.
The study highlights that BPV4 is not the sole type present in CIS of the esophageal mucosa, as a mixed infection involving both BPV2 and BPV4 was characterized. This research underscores the utility of RCA and HTS in elucidating the complexity of viral infections in bovine lesions, contributing to a deeper understanding of the oncogenic potential of papillomaviruses in cattle.
Introduction
The introduction of the paper discusses the characteristics and implications of papillomaviruses (PVs), which are small, non-enveloped oncogenic viruses with a double-stranded circular DNA genome of approximately 8000 base pairs. PVs primarily infect the skin and mucous membranes of various hosts, including humans, leading to typically benign lesions that may regress spontaneously. However, in certain cases, these lesions can progress to malignancy, transforming benign papillomas into squamous cell carcinoma. The PV genome encodes early (E) and late (L) proteins, with E1 and E2 facilitating viral replication, while oncoproteins E5, E6, and E7 are implicated in cellular transformation.
The paper specifically focuses on bovine papillomaviruses (BPVs), with 44 types identified that infect cattle, categorized into various genera. BPVs are associated with several clinical conditions in cattle, including cutaneous papillomatosis and bovine enzootic hematuria (BEH), the latter linked to the ingestion of bracken fern (Pteridium aquilinum), which has immunosuppressive and carcinogenic properties. The study aims to investigate the BPV types associated with hyperplastic lesions in the upper alimentary tract of a bull and to characterize these viral strains through complete genome sequencing, utilizing rolling circle amplification (RCA) and high-throughput sequencing (HTS) for enhanced sensitivity in genome analysis.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methods section also describes the protocols followed for data collection, including any statistical analyses performed to evaluate the results.
Additionally, the section may include information on the experimental setup, such as control conditions, sample sizes, and any relevant variables that were manipulated or measured. This comprehensive approach allows for a clear understanding of the methodologies applied, facilitating the assessment of the validity and reliability of the findings presented in the research.
Results
The histopathological examination of two lesions revealed distinct characteristics indicative of different papillomavirus infections. The first lesion exhibited features of a squamous papilloma, including epithelial hyperplasia, parakeratotic hyperkeratosis, and koilocytosis, which are consistent with bovine papillomavirus (BPV) infection. In contrast, the second lesion was identified as carcinoma in situ (CIS), characterized by disorganized and anaplastic epithelial cell proliferation without basement membrane invasion. PCR analysis confirmed the presence of BPV DNA in both lesions, with sequencing revealing that the squamous papilloma was predominantly associated with BPV4 (99.32% identity), while the CIS lesion was linked to BPV2 (99.78% identity).
Further genomic analysis through de novo assembly of high-quality reads from the lesions indicated that the squamous papilloma contained a complete genome of BPV4 (7274 nt), closely related to a strain found in cattle, while the CIS lesion yielded a complete genome of BPV2 (7947 nt). Phylogenetic analysis placed the BPV4 strain within the Xipapillomavirus 1 species and the BPV2 strain within the Deltapapillomavirus 4 species, providing strong statistical support for their classifications. The study highlights the genetic diversity of BPV strains associated with different pathological presentations in the same organ, emphasizing the need for targeted diagnostic and therapeutic strategies.
Discussion
In this study, the presence of Bovine Papillomavirus types 2 (BPV2) and 4 (BPV4) was identified in esophageal lesions of a dairy bull from southern Brazil, marking the first documented association of BPV2 with a carcinoma in situ (CIS) lesion in the bovine upper alimentary tract. The lesions were characterized through histopathological analysis and molecular techniques, including PCR amplification and high-throughput sequencing (HTS). Notably, a mixed infection of BPV2 and BPV4 was detected in the CIS lesion, highlighting the potential for diverse viral types to coexist in hyperplastic lesions.
The findings underscore the role of BPV4 as a primary agent in tumor development within the upper digestive tract, while BPV2’s involvement in malignancy remains less established. Previous studies have linked BPV4 to malignant lesions, whereas BPV2 has been infrequently associated with fibropapillomas at this site. The study’s methodology, which combined rolling-circle amplification (RCA) with HTS, proved effective in identifying viral sequences, suggesting that this approach could enhance the understanding of BPV diversity and its implications in bovine pathology. Overall, the research contributes to the growing body of evidence regarding the complex interactions of papillomaviruses in cattle and their potential roles in disease progression.