Summary

Background

 The incidence of microcephaly in Brazil in 2015 was 20 times higher than in previous years. Congenital microcephaly is associated with genetic factors and several causative agents. Epidemiological data suggest that microcephaly cases in Brazil might be associated with the introduction of Zika virus. We aimed to detect and sequence the Zika virus genome in amniotic fluid samples of two pregnant women in Brazil whose fetuses were diagnosed with microcephaly. 

Methods

 In this case study, amniotic fluid samples from two pregnant women from the state of Paraíba in Brazil whose fetuses had been diagnosed with microcephaly were obtained, on the recommendation of the Brazilian health authorities, by ultrasound-guided transabdominal amniocentesis at 28 weeks' gestation. The women had presented at 18 weeks' and 10 weeks' gestation, respectively, with clinical manifestations that could have been symptoms of Zika virus infection, including fever, myalgia, and rash. After the amniotic fluid samples were centrifuged, DNA and RNA were extracted from the purified virus particles before the viral genome was identified by quantitative reverse transcription PCR and viral metagenomic next-generation sequencing. Phylogenetic reconstruction and investigation of recombination events were done by comparing the Brazilian Zika virus genome with sequences from other Zika strains and from flaviviruses that occur in similar regions in Brazil. 

Findings

 We detected the Zika virus genome in the amniotic fluid of both pregnant women. The virus was not detected in their urine or serum. Tests for dengue virus, chikungunya virus, Toxoplasma gondii, rubella virus, cytomegalovirus, herpes simplex virus, HIV, Treponema pallidum, and parvovirus B19 were all negative. After sequencing of the complete genome of the Brazilian Zika virus isolated from patient 1, phylogenetic analyses showed that the virus shares 97–100% of its genomic identity with lineages isolated during an outbreak in French Polynesia in 2013, and that in both envelope and NS5 genomic regions, it clustered with sequences from North and South America, southeast Asia, and the Pacific. After assessing the possibility of recombination events between the Zika virus and other flaviviruses, we ruled out the hypothesis that the Brazilian Zika virus genome is a recombinant strain with other mosquito-borne flaviviruses. 

Interpretation

 These findings strengthen the putative association between Zika virus and cases of microcephaly in neonates in Brazil. Moreover, our results suggest that the virus can cross the placental barrier. As a result, Zika virus should be considered as a potential infectious agent for human fetuses. Pathogenesis studies that confirm the tropism of Zika virus for neuronal cells are warranted. 

Funding

 Consellho Nacional de Desenvolvimento e Pesquisa (CNPq), Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ).

Prochlorococcus is the most abundant photosynthetic prokaryote on our planet. The extensive ecological literature on the Prochlorococcus collective (PC) is based on the assumption that it comprises one single genus comprising the species Prochlorococcus marinus , containing itself a collective of ecotypes. Ecologists adopt the distributed genome hypothesis of an open pan-genome to explain the observed genomic diversity and evolution patterns of the ecotypes within PC. Novel genomic data for the PC prompted us to revisit this group, applying the current methods used in genomic taxonomy. As a result, we were able to distinguish the five genera: Prochlorococcus, Eurycolium, Prolificoccus, Thaumococcus and Riococcus . The novel genera have distinct genomic and ecological attributes.

Brazil, which is hyperendemic for dengue virus (DENV), has had recent Zika (ZIKV) and (CHIKV) Chikungunya virus outbreaks. Since March 2016, CHIKV is the arbovirus infection most frequently diagnosed in Rio de Janeiro. In the analysis of 1835 syndromic patients, screened by real time RT-PCR, 56.4% of the cases were attributed to CHIKV, 29.6% to ZIKV, and 14.1% to DENV-4. Sequence analyses of CHIKV from sixteen samples revealed that the East-Central-South-African (ECSA) genotype of CHIKV has been circulating in Brazil since 2013 [95% bayesian credible interval (BCI): 03/2012-10/2013], almost a year before it was detected by arbovirus surveillance program. Brazilian cases are related to Central African Republic sequences from 1980`s. To the best of our knowledge, given the available sequence published here and elsewhere, the ECSA genotype was likely introduced to Rio de Janeiro early on 2014 (02/2014; BCI: 07/2013-08/2014) through a single event, after primary circulation in the Bahia state at the Northestern Brazil in the previous year. The observation that the ECSA genotype of CHIKV was circulating undetected underscores the need for improvements in molecular methods for viral surveillance.

Zika virus (ZIKV) is a member of Flaviviridae family, as other agents of clinical significance, such as dengue (DENV) and hepatitis C (HCV) viruses. ZIKV spread from Africa to Pacific and South American territories, emerging as an etiological pathogen of neurological disorders, during fetal development and in adulthood. Therefore, antiviral drugs able to inhibit ZIKV replication are necessary. Broad spectrum antivirals, such as interferon, ribavirin and favipiravir, are harmful for pregnant animal models and women. The clinically approved uridine nucleotide analog anti-HCV drug, sofosbuvir, has not been affiliated to teratogenicity. Sofosbuvir target the most conserved protein over the members of the Flaviviridae family, the viral RNA polymerase. We thus studied ZIKV susceptibility to sofosbovir. We initially characterized a Brazilian ZIKV strain for use in experimental assays. Sofosbuvir inhibits the Brazilian ZIKV replication in a dose-dependent manner, both in BHK-21 cells and SH-Sy5y, by targeting ZIKV RNA polymerase activity, with the involvement of conserved amino acid residues over the members of Flaviviridae family. The identification of clinically approved antiviral drugs endowed with anti-ZIKV could reduce the time frame in pre-clinical development. Altogether, our data indicates that sofosbuvir chemical structure is endowed with anti-ZIKV activity.

The genus Synechococcus (also named Synechococcus collective, SC) is a major contributor to global primary productivity. It is found in a wide range of aquatic ecosystems. Synechococcus is metabolically diverse, with some lineages thriving in polar and nutrient-rich locations, and other in tropical riverine waters. Although many studies have discussed the ecology and evolution of Synechococcus , there is a paucity of knowledge on the taxonomic structure of SC. Only a few studies have addressed the taxonomy of SC, and this issue still remains largely ignored. Our aim was to establish a new classification system for SC. Our analyses included comparing GC% content, genome size, pairwise Average Amino acid Identity (AAI) values, phylogenomics and gene cluster profiles of 170 publicly available SC genomes. All analyses were consistent with the discrimination of 11 genera, from which 2 are newly proposed ( Lacustricoccus and Synechospongium ). The new classification is also consistent with the habitat distribution (seawater, freshwater and thermal environments) and reflects the ecological and evolutionary relationships of SC. We provide a practical and consistent classification scheme for the entire Synechococcus collective.