A Comprehensive Molecular Epidemiological Analysis of SARS-CoV-2 in Cyprus: From Outbreak to Endemicity and Evolving Patterns of Transmission

Abstract

Since the onset of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic in December 2019, the evolution of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has posed significant challenges to public health worldwide. This study provides a thorough analysis of SARS-CoV-2's progression in Cyprus, incorporating 7,648 near-whole genome sequences collected from individuals between April 2020 and October 2022. Our findings identified 231 distinct SARS-CoV-2 variants, highlighting the virus's high genetic diversity and adaptability. In Cyprus, we documented six waves of infections, each marked by distinct lineages and their variants. The first wave, in spring 2020, was characterized by the B.1.1.29 lineage (B.1.1 parental lineage), and was followed by the second wave with the B.1.258 during the autumn of 2020 to the winter of 2021. The third wave with the Alpha variant of concern (VOC) occurred in the spring of 2021, and was succeeded by the fourth wave with the Delta VOC during the summer of 2021. The fifth wave then followed with Omicron 1 and Omicron 2 VOCs in the winter and spring of 2022, and the series of infection waves culminated with the sixth wave, with the Omicron 5 VOC, in the summer of 2022. Throughout this time period, Cyprus consistently demonstrated genetic exchanges with the United Kingdom, the United States, Greece, and Sweden although many other regions/countries were identified. These results highlight an important paradigm, indicating that SARS-CoV-2's spread and waves of infection were triggered by the introduction of distinct, highly transmissible lineages. Importantly, this finding challenges previous assumptions about the virus's seasonality, showing that waves occurred throughout all seasons. The development and adaptation of molecular innovations played a crucial role in combating SARS-CoV-2. This research entailed the creation and validation of two real-time RT-PCR assays: a SARS-CoV-2 detection assay first utilized during the pandemic's initial stages and a VOC discrimination assay designed for the rapid identification of high-risk variants. These advancements not only facilitated accurate diagnosis and variant differentiation but also underpinned molecular epidemiological investigations. This research highlights the importance for detailed spatiotemporal analyses of a virus within a specific region. As the SARS-CoV-2 continues to circulate, it is crucial to balance precaution with resilience, favouring a strategy of informed caution guided by science-based public health directives over constant apprehension. This approach allows communities to adapt and progress with a confident and well-founded readiness for future challenges.

Από την έναρξη της πανδημίας της νόσου του κορονοϊού 2019 (COVID-19) τον Δεκέμβριο του 2019, η εξέλιξη του σοβαρού οξέος αναπνευστικού συνδρόμου κορονοϊού 2 (SARS-CoV-2) έχει αποτελέσει παγκοσμίως σημαντική πρόκληση για τη δημόσια υγεία. Αυτή η μελέτη παρέχει μια ενδελεχή ανάλυση του SARS-CoV-2 στην Κύπρο, με 7648 αλληλουχίες σχεδόν ολόκληρου γονιδιώματος που συλλέχθηκαν μεταξύ Απριλίου 2020 και Οκτωβρίου 2022. Σύμφωνα με τα ευρήματά μας, αναγνωρίστηκαν 231 παραλλαγές του SARS-CoV-2, τονίζοντας την υψηλή γενετική ποικιλομορφία του ιού. Στην Κύπρο, καταγράψαμε έξι κύματα μολύνσεων. Το πρώτο κύμα που εκδηλώθηκε την άνοιξη του 2020, χαρακτηρίστηκε από το στέλεχος B.1.1.29 (γονικό στέλεχος B.1.1) και ακολουθήθηκε από το δεύτερο κύμα με το B.1.258 το φθινόπωρο του 2020 έως τον χειμώνα του 2021. Το τρίτο κύμα με την παραλλαγή Alpha Παραλλαγή Ανησυχίας (VOC) συνέβη την άνοιξη του 2021 και το τέταρτο κύμα με την Delta VOC το καλοκαίρι του 2021. Το πέμπτο κύμα ακολούθησε με τις Omicron 1 και 2 VOC τον χειμώνα και την άνοιξη του 2022 και τέλος το έκτο κύμα με την Omicron 5 VOC, το καλοκαίρι του 2022. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η Κύπρος επέδειξε συνεχείς γενετικές ανταλλαγές με το Ηνωμένο Βασίλειο, τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ελλάδα και τη Σουηδία, αν και ταυτοποιήθηκαν και πολλές άλλες περιοχές/χώρες. Συνεπώς, η εξάπλωση του SARS-CoV-2 και τα κύματα μολύνσεων οφείλονται στην εισαγωγή υψηλά μεταδοτικών στελεχών, αντικρούοντας εικασίες για εποχικότητα και δείχνοντας εξάπλωση ανεξάρτητα της εποχής. Η ανάπτυξη των μοριακών μεθόδων έπαιξαν κρίσιμο ρόλο στην καταπολέμηση του SARS-CoV-2. Αυτή η έρευνα περιλάμβανε τη δημιουργία και επικύρωση δύο μεθόδων real-time RT-PCR: η πρώτη μέθοδος ανίχνευσης του SARS-CoV-2 χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά κατά τα αρχικά στάδια της πανδημίας. Η δεύτερη μέθοδος ανίχνευσης σχεδιάστηκε για την ταχεία αναγνώριση παραλλαγών υψηλού κινδύνου, VOC. Αυτές οι μέθοδοι διευκόλυναν την διάγνωση και την διακρίβωση των παραλλαγών, αλλά επίσης ενίσχυσαν τις μοριακές επιδημιολογικές μελέτες. Η έρευνα αυτή τονίζει τη σημασία των χωροχρονικών και γενετικών αναλύσεων ενός ιού εντός μιας συγκεκριμένης περιοχής. Καθώς ο SARS-CoV-2 συνεχίζει να κυκλοφορεί, είναι σημαντικό να διατηρήσουμε τα μέτρα πρόληψης βασισμένα σε επιστημονικά δεδομένα και δημόσιες υγειονομικές συστάσεις. Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει στις διάφορες κοινότητες να προσαρμόζονται και να προοδεύουν με μια σίγουρη και καλά θεμελιωμένη ετοιμότητα για μελλοντικές προκλήσεις.