Computational analysis of the monkeypox spread on median-joining and maximum parsimony networks

Abstract

Introduction

Monkeypox, a zoonotic disease caused by MPXV, is emerging on a global scale and is recognized as an important orthopoxviral infection in humans. It shares similar clinical symptoms to smallpox, caused by the Smallpox virus. It has been shown that the spread of the MPXV is linked to Western and Central African clades.

Methods

To investigate the nature of the virus reported from other countries, here, we analyzed 129 sequenced genomes of MPXV over median-joining and maximum parsimony network methods, including those reported in the 2022 outbreak.

Results

Our results indicated that since the emergence of first report, the genomic pool has experienced divergent evolution into two main clusters, where the latter is somehow a mixed population from almost all the reported countries. Based on the distance-based distribution, all the genomes reported in 2022 were found closely related to the sequences reported in 2019 and 2020 reported from the Nigerian, Israel and UK patients.

Conclusion

Our network analysis demonstrates that the 2022 global outbreak is not an isolated evolutionary event but is genetically rooted in the West African clade. Specifically, the 2022 viral genomes exhibit the highest proximity to strains reported from Nigeria between 2018 and 2020. These findings suggest that Nigeria serves as a primary source for the international dissemination of MPXV, emphasizing that targeted genomic surveillance in West African endemic regions is critical for predicting and preventing future global transmission events.

Resumen

Introducción

La viruela del mono, una enfermedad zoonótica causada por el virus MPX, es emergente a escala global, siendo reconocida como una infección por orthopoxvirus importante en humanos. Comparte síntomas clínicos similares con la viruela, causada por el Variola virus. Se ha demostrado que la propagación del virus MPX está vinculada al clado de África occidental y central.

Métodos

Para estudiar la naturaleza del virus reportada por otros países, analizamos 129 genomas secuenciados de MPX utilizando los métodos de redes de unión de medianas y de parsimonia máxima, incluyendo los reportados en el brote de 2022.

Resultados

Nuestros resultados indicaron que, desde la aparición del primer informe, el acervo genómico ha experimentado una evolución divergente en dos clústeres principales, donde el último es de alguna manera una población mixta procedente de casi todos los países reportados. Sobre la base de la distribución basada en la distancia, se encontró que todos los genomas reportados en 2022 estaban estrechamente relacionados con las secuencias reportadas en 2019 y 2020 de los pacientes de Nigeria, Israel y RU.

Conclusión

Nuestro análisis de red demuestra que el brote global de 2022 no es un episodio evolucionario aislado, sino genéticamente enraizado en el clado de África occidental. Específicamente, los genomas virales de 2022 exhiben la proximidad más elevada con las cepas reportadas de Nigeria de 2018 a 2020. Estos hallazgos sugieren que Nigeria actúa de fuente primaria para la diseminación internacional del virus MPX, destacando que la vigilancia genómica dirigida en las regiones endémicas de África occidental es esencial para predecir y prevenir los episodios futuros de transmisión global.