Introduction: Rotavirus infection is the major cause of severe dehydrating diarrhea requiring hospitalization in young children worldwide. Due to their segmented genome, rotaviruses are capable of gene reassortment, which makes the emergence and spread of genetically novel strains possible. The purpose of this study was to search for unusual rotaviruses circulating in Nizhny Novgorod in 2021‒2023 and their molecular genetic characterization based on all genome segments.
Materials and methods: Rotavirus-positive stool samples of children were examined by PCR genotyping and electrophoresis in PAAG. cDNA fragments of each of the 11 genes (VP1‒VP4, VP6, VP7, NSP1‒NSP5), 570 to 850 nucleotide pairs in length were sequenced for the selected strains. The phylogenetic analysis was performed in the MEGA X program.
Results: In the study period 2021‒2023, 11 G[P] combinations with a predominance of G3P[8] (59.5%) were identified. Six atypical Rotavirus А (RVA) strains were identified: 2 strains of the G2P[4] genotype (G2-P[4]-I2-R2-C2-M2-A3-N2-T3-E2-H3, G2-P[4]-I2-R2-C2-M2-A3-N2-T3-E3-H2) and 4 G3P[9] strains (all strains had the genotype G3-P[9]-I2-R2-C2-M2-A3-N2-T3-E3-H3). Phylogenetic analysis based on all genes showed an evolutionary relationship between rotaviruses similar to rotaviruses of cats and dogs (BA222-like) and unusual strains of the G2P[4] genotype, for which a mixed combination of genotypes was identified and characterized for the first time.
Discussion: The results obtained expand the understanding of the diversity of reassortant RVAs, as well as complement the data on the genotypic structure of the rotavirus population in Nizhny Novgorod.
Conclusion: The wide genetic diversity of reassortant RVA can help rotaviruses overcome the immunological pressure provided by natural and vaccine-induced immunity. In this regard, to control the emergence of new variants and assess changes in the virulence of rotaviruses after reassortment processes, continuous molecular monitoring for circulating RVA is necessary.
Введение. Ротавирусная инфекция является основной причиной тяжелых дегидратирующих диарей, требующих госпитализации, у детей младшего возраста во всем мире. Благодаря сегментированному геному ротавирусы способны к реассортации генов, что делает возможным появление и распространение генетически новых штаммов. Цель исследования ‒ поиск необычных ротавирусов, циркулировавших в Нижнем Новгороде в 2021‒2023 гг., и их молекулярно-генетическая характеристика на основе всех сегментов генома. Материалы и методы. Ротавирус-положительные образцы стула детей исследовали методами ПЦР-генотипирования и электрофореза в полиакриламидном геле. Для отобранных штаммов были секвенированы фрагменты комплементарной ДНК каждого из 11 генов (VP1‒VP4, VP6, VP7, NSP1‒NSP5) длиной от 570 до 850 пар нуклеотидов. Филогенетический анализ проводили в программе MEGA X. Результаты. В исследуемый период 2021‒2023 гг. было идентифицировано 11 G[P]-комбинаций с преобладанием G3P[8] (59,5%). Выявлено 6 нетипичных штаммов ротавируса А (РВА): 2 штамма генотипа G2P[4] (G2-P[4]-I2-R2-C2-M2-A3-N2-T3-E2-H3, G2-P[4]-I2-R2-C2-M2-A3-N2-T3-E3-H2) и 4 штамма G3P[9] (все штаммы имели генотип G3-P[9]-I2-R2-C2-M2-A3-N2-T3-E3-H3). Филогенетический анализ на основе всех генов показал эволюционное родство между ротавирусами, подобными ротавирусам кошек и собак (ВА222-подобными), и необычными штаммами генотипа G2P[4], для которых смешанная комбинация генотипов была выявлена и охарактеризована впервые. Заключение. Полученные результаты расширяют представления о разнообразии реассортантных РВА, а также дополняют данные о генотиповой структуре популяции ротавирусов на территории Нижнего Новгорода. Результаты исследования в совокупности с полученными ранее данными расширяют представление о генетическом разнообразии ротавирусов и роли реассортантов в его поддержании, что важно для создания новых ротавирусных вакцин и понимания эволюционных процессов в популяции РВА.
Keywords: Rotavirus A; full genotype; genetic diversity; genetic variants; genotyping; phylogenetic analysis; reassortment.