Variabilità genetica del citomegalovirus: impatto sul decorso clinico delle infezioni congenite

BACKGROUND: Human cytomegalovirus (HCMV) is the leading cause of congenital infections in developed countries and, although the genetic variability of HCMV is considered to be biologically relevant in determining a different immune response to the infection and a neonatal clinical variability, the mechanisms whereby it leads severe neonatal disease are only partially understood. OBJECTIVES: This study aims to evaluate the impact of genetic variability of different HCMV strains, isolated from urine samples of newborns with congenital infection, on clinical neonatal phenotype, in order to assess the contribution of these genetic variants in determining a more severe short- and long-term neonatal disease. MATERIAL AND METHODS: Thirty-seven newborns diagnosed with congenital HCMV infection were recruited from the Outpatient Clinic of Congenital Infections, SC University Neonatology of the “A.O.U Città della Salute e della Scienza” of Turin – Sant’Anna hospital, from April 2015 to March 2022. Urine samples were collected from each patient and samples from the first twenty-one newborns were considered. Five HCMV clinical isolates were sequenced by Next Generation Sequencing (NGS) across the entire HCMV genome and the genetic variability of HCMV clinical isolates has been correlated with clinical neonatal phenotype, highlighting the characteristics of genetic variability influencing the patient's prognosis. RESULTS: NGS analysis allowed the recognition of two groups of patients: one infected with “hypomutated” HCMV strains whereas the other infected with “hypermutated” HCMV strains. The infection by “hypomutated” strains of HCMV displayed a statistically significant difference regarding the development of fetal abnormalities on ultrasound (ꭓ2=5,000, p=0,0253), unlike the group of patients infected by “hypermutated” HCMV strains. A lower gestational age was noticed, as well as a significantly lower average head circumference at birth, a lower birth weight, with a statistically significant difference (t-value = 5.922, p = 0.0096), and greater growth retardation in terms of birth weight less than 3° for gestational age (SGA), with a statistically significant result (ꭓ2=5,000, p=0,0253). The group of patients infected by “hypomutated” HCMV strains also displayed an enhanced growth retardation in terms of birth head circumference, less than 10° for gestational age, as well as a higher viral load on urine samples, more pronounced symptoms at birth, and abnormalities on brain ultrasound, brain MRI and neonatal hearing screening. Neonatal antiviral therapy was also performed mainly in the group of newborns infected with “hypomutated” strains of HCMV. Furthermore, they showed a longer follow-up comprising a greater number of visits, a lower weight and head circumference at the second and third follow-up visits, as well as greater growth retardation both in terms of weight and in terms of head circumference, both below 10° for gestational age. Finally, patients infected with “hypomutated” HCMV strains evidenced a greater development of pathological outcomes at audiological follow-up and long-term neurological sequelae. CONCLUSIONS: Overall, this prospective study suggests that the infection by “hypomutated” HCMV strains results in severe short- and long-term clinical neonatal phenotypes. Conversely, the infection by “hypermutated” HCMV strains is associated with a predominantly asymptomatic clinical neonatal phenotype, without long-term sequelae.

INTRODUZIONE: L’infezione congenita da Citomegalovirus umano (HCMV) è la più comune tra le infezioni congenite nei paesi sviluppati e, sebbene risulti evidente la rilevanza biologica della sua variabilità genetica nel determinare una differente risposta immunitaria all’infezione e una variabilità clinica neonatale, i meccanismi con cui genera una malattia severa nel neonato rimangono poco conosciuti. OBIETTIVI: L’obiettivo dello studio è quello di identificare una correlazione tra l’assetto genetico dei diversi ceppi di HCMV isolati da campioni clinici di neonati infetti, ed il quadro clinico neonatale, indagando sul ruolo delle varianti genetiche virali identificate nel determinare un quadro clinico neonatale maggiormente severo a breve e a lungo termine. MATERIALI E METODI: Sono stati arruolati 37 neonati affetti da infezione congenita da HCMV, afferenti all’Ambulatorio di Infezioni Congenite della SC Neonatologia Universitaria dell’A.O.U Città della Salute e della Scienza di Torino – Presidio ospedaliero Sant’Anna, tra Aprile 2015 e Marzo 2022. Da ciascun paziente è stato prelevato un campione di urina, considerando quelli provenienti dai primi 21 neonati. Cinque ceppi virali sono stati selezionati per essere sottoposti al sequenziamento dell’intero genoma tramite Next Generation Sequencing (NGS), procedendo alla correlazione dell’assetto genetico dei ceppi di HCMV, con il fenotipo clinico neonatale, ed evidenziando gli aspetti di variabilità genetica che più influenzano la prognosi del paziente. RISULTATI: Il sequenziamento ha evidenziato due gruppi: i pazienti infettati da ceppi di HCMV “ipomutati” ed i pazienti infettati da ceppi di HCMV “ipermutati”. Il gruppo di pazienti infetti da ceppi di HCMV “ipomutati”, rispetto a quello infetto da ceppi di HCMV “ipermutati”, ha mostrato una correlazione statisticamente significativa con lo sviluppo di anomalie ecografiche fetali (ꭓ2=5,000, p=0,0253), un’età gestazionale più precoce, una circonferenza cranica media alla nascita inferiore, un inferiore peso medio alla nascita, con una differenza statisticamente significativa (t-value= 5,922, p=0,0096), ed un maggior ritardo auxologico in termini di peso alla nascita inferiore al 3° per età gestazionale (SGA), con un risultato statisticamente significativo (ꭓ2=5,000, p=0,0253). Ha mostrato un maggior ritardo auxologico in termini di circonferenza cranica alla nascita inferiore al 10° per età gestazionale, una carica virale su urina più alta, una maggiore sintomatologia alla nascita, una maggior presenza di un quadro patologico all’ecografia encefalica, alla RM cerebrale e allo screening uditivo neonatale obbligatorio, ed una maggiore necessità di terapia antivirale neonatale. Ha presentato una più lunga durata del follow-up con un maggior numero di visite, un peso medio ed una circonferenza cranica media alla seconda e alla terza visita di follow-up inferiori, oltre che un maggior ritardo auxologico in termini di peso e di circonferenza cranica, collocabili inferiormente al 10° per età gestazionale. Ha mostrato, infine, una maggior presenza sia di esiti patologici al follow-up audiologico che di sviluppo di sequele neurologiche a lungo termine. CONCLUSIONI: L’infezione da parte di ceppi di HCMV “ipomutati” è associata ad un quadro clinico neonatale maggiormente severo a breve e a lungo termine, mentre quella da parte di ceppi di HCMV “ipermutati” è associata ad un quadro clinico prevalentemente asintomatico e privo di sequele a lungo termine.