Genomický dohled zdůrazňuje výzvy, které představují kmeny, které mění tvar

Genomický dohled zdůrazňuje výzvy, které představují kmeny, které mění tvar

Průkopnická studie genomického dozoru poskytla dosud nejjasnější obrázek o závodech ve zbrojení mezi Streptococcus pneumoniae, bakterií zodpovědnou za řadu nemocí, jako je zápal plic a meningitida, a vakcínami vyvinutými k ochraně proti nejdominantnějším druhům. Kmen nazvaný GPSC10 se ukázal jako zvláštní hrozba kvůli jeho zvýšené virulenci, schopnosti změnit svou strukturu, aby se vyhnul vakcínám, a odolnosti vůči několika běžným antibiotikům.

Studii, publikovanou dnes (16. srpna) v Lancet Microbe, vedl Wellcome Sanger Institute, Národní referenční centrum pro pneumokoky ve Francii a Hospital Sant Joan de Deu, Španělsko, v rámci projektu Global Pneumococcal Sequencing (GPS). Výsledky demonstrují hodnotu genomického dohledu pro informování o návrhu vakcíny a zdůrazňují výzvu, kterou představují kmeny, které mění tvar, jako je GPSC10.

Streptococcus pneumoniae, také známý jako pneumokok, je bakteriální patogen, který způsobuje onemocnění od ušních infekcí po zápal plic, sepsi a meningitidu. Ročně je zodpovědný za asi devět milionů celosvětových infekcí, přičemž zvláště zranitelní jsou starší dospělí a děti. Každý rok zemře na pneumokokové infekce více než 300 000 dětí, většinou v zemích s nízkými a středními příjmy (LMIC)1.

Od roku 2000 se používá řada pneumokokových konjugovaných vakcín (PCV) zaměřených na sérotypy S. pneumoniae odpovědné za většinu případů onemocnění u kojenců, což vedlo ke snížení případů na celém světě. V současné době se PCV-13 zaměřuje na 13 sérotypů a ve vývoji jsou PCV zaměřené až na 25 sérotypů. Existuje však více než 100 různých sérotypů, které mohou ovlivnit děti a dospělé různými způsoby. Znalost toho, na které sérotypy jsou zacíleny PCV a jaký dopad pravděpodobně budou mít na onemocnění a širší pneumokokovou populaci, je zásadní pro vývoj účinných globálních očkovacích strategií.

Práce projektu GPS od roku 2011 vytvořila obraz cirkulujících sérotypů S. pneumoniae, což umožňuje identifikovat trendy v bakteriální populaci. Jeden sérotyp, 24F, je na vzestupu, jak dokumentuje Národní referenční centrum pro pneumokoky ve Francii a mnoha dalších zemích, jako je Kanada, Dánsko, Německo, Izrael, Itálie, Japonsko, Libanon, Norsko, Španělsko a Spojené království.

V této nové studii vědci z Wellcome Sanger Institute provedli sekvenování celého genomu na 419 vzorcích S. pneumoniae sérotypu 24F odebraných v letech 2003 až 2018 od jedinců ve Francii Národním referenčním centrem pro pneumokoky (NRCP) a Asociací Clinique et Therapeutique Infantile du Val-de-Marcone. 24F shromážděno od jednotlivců ve Španělsku nemocnicí Sant Joan de Deu. Aby bylo možné globální srovnání, byla přidána mezinárodní sbírka dalších genomů S. pneumoniae z databáze projektu Global Pneumococcal Sequencing (GPS).

V mikrobiologické laboratoři je klasifikace kmenů a testování lékové rezistence časově náročné a náročné na zdroje. Celogenomové sekvenování může nyní spolehlivě odvodit sérotypy a profily antibiotické rezistence, identifikovat, kde by mohlo dojít k propuknutí a sledovat, které kmeny zprostředkovávají výměnu sérotypů. Takže je to test, který může odpovědět na spoustu různých otázek.“

Dr. Stephanie Lo, hlavní autorka studie, Wellcome Sanger Institute

Analýza ukázala, že 24F byl přítomen v mnoha zemích především kvůli distribuci tří kmenů: GPSC10, GPSC16 a GPSC206. Konkrétně jeden kmen, GPSC10, byl zodpovědný za rychlý nárůst 24F ve Francii přibližně čtyři roky po zavedení PCV-13. Bylo zjištěno, že má vysoký chorobný potenciál a je rezistentní vůči mnoha antibiotikům.

Tyto výsledky podporují nedávný výzkum, který ukázal, že GPSC10 způsobil nárůst 24F po zavedení PCV-13 ve Španělsku a že 24F je jednou z nejčastějších příčin pneumokokových onemocnění u dětí v různých zemích. V Indii, kde se odhaduje, že země trpí nejvyšším výskytem pneumokokových onemocnění, vědci předpověděli, že GPSC10 má potenciál vyhnout se PCV-13. Tyto a další studie od partnerů GPS z celého světa jsou shrnuty ve vydání Microbial Genomics.

Snad největším problémem, který ze studie vyplynul, byla schopnost GPSC10 exprimovat 17 různých sérotypů, z nichž pouze šest je zahrnuto v současných vakcínách proti PCV.

Dr. Emmanuelle Varon, hlavní autorka studie z Národního referenčního centra pro pneumokoky, Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil, Francie, řekla: "Kmen Streptococcus pneumoniae GPSC10 je něco jako měňavec, který je schopen vyjadřovat širokou škálu sérotypů a vzorců multilékové rezistence. Sledování, jako je pneumokokové onemocnění Francie je od roku 2001 naším nejlepším nástrojem k posouzení dopadu očkovací politiky a umožní nám odhalit vznik dalších nevakcinačních sérotypů.“

Do jisté míry jsou evoluční závody ve zbrojení mezi patogeny a výrobci vakcín nevyhnutelné. Pokud kmen vymře, protože byl napaden vakcínou, mohou na jeho místo povstat jiné kmeny. Kmen se také může vyvinout do bodu, kdy vakcíny ztratí svou účinnost. Důležité je, že výrobci vakcín a veřejné zdravotnické organizace mají ty nejlepší informace, se kterými mohou držet krok a nakonec zachránit životy.

Profesor Stephen Bentley, hlavní autor studie z Wellcome Sanger Institute, řekl: "Je vzrušující, že genomický dozor nám nyní umožňuje mít skutečný dopad na zlepšování pneumokokových vakcín a, co je zásadní, pomáhá snížit počet dětí umírajících na související nemoci v zemích s nízkými a středními příjmy. Celé konsorcium Global Pneubordoumencocal Survey of the Collay úsilí, které bylo vynaloženo na generování těchto dat.“

Zdroj:

Vítejte Trust Sanger Institute

Odkaz:

Lo, SW, a kol. (2022) Vznik multirezistentní a virulentní linie Streptococcus pneumoniae zprostředkovává náhradu sérotypu po PCV13: mezinárodní studie sekvenování celého genomu. Mikrob lancety. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.