Genomisk overvågning fremhæver de udfordringer, som formskiftende stammer udgør

Genomisk overvågning fremhæver de udfordringer, som formskiftende stammer udgør

Et banebrydende genomisk overvågningsstudie har givet det klareste billede endnu af våbenkapløbet mellem Streptococcus pneumoniae, bakterien ansvarlig for en række sygdomme som lungebetændelse og meningitis, og de vacciner, der er udviklet til at beskytte mod de mest dominerende arter. En stamme kaldet GPSC10 dukkede op som en særlig trussel på grund af dens øgede virulens, evnen til at ændre dens struktur for at undgå vacciner og resistens over for flere almindelige antibiotika.

Undersøgelsen, der blev offentliggjort i dag (16. august) i Lancet Microbe, blev ledet af Wellcome Sanger Institute, National Reference Center for Pneumococci, Frankrig, og Hospital Sant Joan de Deu, Spanien, som en del af Global Pneumococcal Sequencing (GPS) projektet. Resultaterne viser værdien af ​​genomisk overvågning for at informere om vaccinedesign og fremhæve udfordringen fra "formskiftende" stammer såsom GPSC10.

Streptococcus pneumoniae, også kendt som pneumococcus, er et bakterielt patogen, der forårsager sygdomme lige fra øreinfektioner til lungebetændelse, sepsis og meningitis. Den er ansvarlig for omkring ni millioner globale infektioner årligt, med ældre voksne og børn særligt sårbare. Mere end 300.000 børn dør af pneumokokinfektioner hvert år, for det meste i lav- og mellemindkomstlande (LMIC'er)1.

Siden 2000 er der blevet brugt en række pneumokok-konjugatvacciner (PCV'er) rettet mod S. pneumoniae-serotyper, der er ansvarlige for de fleste sygdomstilfælde hos spædbørn, hvilket har ført til en reduktion af tilfælde på verdensplan. I øjeblikket er PCV-13 rettet mod 13 serotyper, og PCV'er rettet mod op til 25 serotyper er under udvikling. Der er dog mere end 100 forskellige serotyper, som kan påvirke børn og voksne på forskellige måder. At vide, hvilke serotyper der er målrettet mod PCV'er, og hvilken indvirkning de sandsynligvis vil have på sygdommen og den bredere pneumokokpopulation er afgørende for at udvikle effektive globale vaccinationsstrategier.

Arbejdet med GPS-projektet siden 2011 har bygget et billede af cirkulerende S. pneumoniae serotyper, hvilket gør det muligt at identificere tendenser i bakteriepopulationen. En serotype, 24F, er på vej frem, som dokumenteret af National Pneumococcal Reference Center i Frankrig og mange andre lande såsom Canada, Danmark, Tyskland, Israel, Italien, Japan, Libanon, Norge, Spanien og Storbritannien.

I denne nye undersøgelse udførte forskere ved Wellcome Sanger Institute hel-genom-sekventering på 419 prøver af S. pneumoniae serotype 24F indsamlet mellem 2003 og 2018 fra individer i Frankrig af National Pneumococcal Reference Centre (NRCP) og Association Clinique et Therape-du-9-Val-Val-Val-Val pneumokok-isolater af serotype 24F indsamlet fra enkeltpersoner i Spanien af Hospital Sant Joan de Deu. For at muliggøre global sammenligning blev en international samling af andre S. pneumoniae-genomer fra Global Pneumococcal Sequencing (GPS) projektdatabasen tilføjet.

I et mikrobiologisk laboratorium er stammeklassificering og lægemiddelresistenstestning tidskrævende og ressourcekrævende. Helgenomsekventering kan nu pålideligt udlede serotyper og antibiotikaresistensprofiler, identificere hvor udbrud kan forekomme og spore hvilke stammer der medierer serotypeudveksling. Så det er en test, der kan besvare en masse forskellige spørgsmål."

Dr. Stephanie Lo, hovedforfatter af undersøgelsen, Wellcome Sanger Institute

Analysen viste, at 24F var til stede i mange lande primært på grund af fordelingen af ​​tre stammer: GPSC10, GPSC16 og GPSC206. Især én stamme, GPSC10, var ansvarlig for den hurtige stigning i 24F i Frankrig cirka fire år efter introduktionen af ​​PCV-13. Det har vist sig at have et højt sygdomspotentiale og er resistent over for flere antibiotikabehandlinger.

Disse resultater understøtter nyere forskning, der viste, at GPSC10 drev stigningen i 24F efter introduktionen af ​​PCV-13 i Spanien, og at 24F er en af ​​de mest almindelige årsager til pneumokoksygdom hos børn i forskellige lande. I Indien, landet, der vurderes at have den højeste byrde af pneumokoksygdom, har forskere forudsagt, at GPSC10 har potentialet til at undgå PCV-13. Disse og andre undersøgelser fra GPS-partnere rundt om i verden er opsummeret i et nummer af Microbial Genomics.

Måske den største bekymring, der kom ud af undersøgelsen, var GPSC10's evne til at udtrykke 17 forskellige serotyper, hvoraf kun seks er inkluderet i nuværende PCV-vacciner.

Dr. Emmanuelle Varon, en seniorforfatter af undersøgelsen fra National Reference Center for Pneumococci, Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil, Frankrig, sagde: "Streptococcus pneumoniae-stammen GPSC10 er noget af en shapeshifter, der er i stand til at udtrykke en bred vifte af serotyper og multidrug-out resistens i pne-sygdomsmønstre, som udføres som surveillococcal sygdomsmønstre. Frankrig siden 2001 er vores bedste værktøj til at vurdere virkningen af vaccinationspolitikken og vil give os mulighed for at opdage fremkomsten af andre ikke-vaccine serotyper."

Til en vis grad er det evolutionære våbenkapløb mellem patogener og vaccineproducenter uundgåeligt. Hvis en stamme dør ud, fordi den blev angrebet af en vaccine, kan andre stammer rejse sig for at tage dens plads. En stamme kan også udvikle sig til det punkt, hvor vacciner mister deres effektivitet. Det, der er vigtigt, er, at vaccineproducenter og folkesundhedsorganisationer har den bedste information til at holde trit med og i sidste ende redde liv.

Professor Stephen Bentley, en seniorforfatter af undersøgelsen fra Wellcome Sanger Institute, sagde: "Det er spændende, at genomisk overvågning nu giver os mulighed for at gøre en reel indvirkning på at forbedre pneumokokvacciner og, afgørende, bidrage til at reducere antallet af børn, der dør af relaterede sygdomme i lav- og mellemindkomstlande. Hele det globale Survey-konsortium af det globale Pneumokok-konsortium bør også være produceret samarbejdsindsats, der gik ind i at generere disse data."

Kilde:

Velkommen Trust Sanger Institute

Reference:

Lo, SW, et al. (2022) Fremkomsten af ​​en multiresistent og virulent Streptococcus pneumoniae-afstamning medierer serotypeudskiftning efter PCV13: en international hel-genom-sekventeringsundersøgelse. Lancetmikroben. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.