Η γονιδιωματική επιτήρηση υπογραμμίζει τις προκλήσεις που δημιουργούνται από τα στελέχη που αλλάζουν σχήμα

Η γονιδιωματική επιτήρηση υπογραμμίζει τις προκλήσεις που δημιουργούνται από τα στελέχη που αλλάζουν σχήμα

Μια πρωτοποριακή μελέτη γονιδιωματικής επιτήρησης έδωσε την πιο ξεκάθαρη εικόνα της κούρσας εξοπλισμών μεταξύ του Streptococcus pneumoniae, του βακτηρίου που ευθύνεται για μια σειρά ασθενειών όπως η πνευμονία και η μηνιγγίτιδα, και τα εμβόλια που αναπτύχθηκαν για την προστασία από τα πιο κυρίαρχα είδη. Ένα στέλεχος που ονομάζεται GPSC10 εμφανίστηκε ως ιδιαίτερη απειλή λόγω της αυξημένης λοιμογόνου δράσης του, της ικανότητάς του να αλλάζει τη δομή του για να αποφεύγει τα εμβόλια και της αντοχής του σε πολλά κοινά αντιβιοτικά.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε σήμερα (16 Αυγούστου) στο Lancet Microbe, διευθύνεται από το Ινστιτούτο Wellcome Sanger, Εθνικό Κέντρο Αναφοράς για Πνευμονιόκοκκους, Γαλλία και το Νοσοκομείο Sant Joan de Deu, Ισπανία, ως μέρος του έργου Global Pneumococcal Sequencing (GPS). Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν την αξία της γονιδιωματικής επιτήρησης για την πληροφόρηση του σχεδιασμού του εμβολίου και τονίζουν την πρόκληση που δημιουργούν τα στελέχη «μετατόπισης σχήματος» όπως το GPSC10.

Ο Streptococcus pneumoniae, επίσης γνωστός ως πνευμονιόκοκκος, είναι ένα βακτηριακό παθογόνο που προκαλεί ασθένειες που κυμαίνονται από λοιμώξεις του αυτιού έως πνευμονία, σήψη και μηνιγγίτιδα. Ευθύνεται για περίπου εννέα εκατομμύρια παγκόσμιες μολύνσεις ετησίως, με τους ηλικιωμένους και τα παιδιά να είναι ιδιαίτερα ευάλωτα. Περισσότερα από 300.000 παιδιά πεθαίνουν από πνευμονιοκοκκικές λοιμώξεις κάθε χρόνο, κυρίως σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος (LMICs)1.

Από το 2000, έχει χρησιμοποιηθεί μια σειρά συζευγμένων εμβολίων πνευμονιόκοκκου (PCV) που στοχεύουν σε ορότυπους S. pneumoniae που ευθύνονται για τις περισσότερες περιπτώσεις νόσου σε βρέφη, οδηγώντας σε μείωση των κρουσμάτων παγκοσμίως. Επί του παρόντος, το PCV-13 στοχεύει 13 ορότυπους και τα PCV που στοχεύουν έως και 25 ορότυπους βρίσκονται σε εξέλιξη. Ωστόσο, υπάρχουν περισσότεροι από 100 διαφορετικοί ορότυποι που μπορούν να επηρεάσουν παιδιά και ενήλικες με διαφορετικούς τρόπους. Το να γνωρίζουμε ποιοι ορότυποι στοχεύουν τα PCV και τον αντίκτυπο που είναι πιθανό να έχουν στη νόσο και στον ευρύτερο πνευμονιοκοκκικό πληθυσμό είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη αποτελεσματικών παγκόσμιων στρατηγικών εμβολιασμού.

Η εργασία του έργου GPS από το 2011 έχει δημιουργήσει μια εικόνα των κυκλοφορούντων οροτύπων S. pneumoniae, επιτρέποντας τον εντοπισμό των τάσεων στον βακτηριακό πληθυσμό. Ένας ορότυπος, ο 24F, βρίσκεται σε άνοδο, όπως τεκμηριώνεται από το Εθνικό Κέντρο Αναφοράς Πνευμονιόκοκκου στη Γαλλία και πολλές άλλες χώρες όπως ο Καναδάς, η Δανία, η Γερμανία, το Ισραήλ, η Ιταλία, η Ιαπωνία, ο Λίβανος, η Νορβηγία, η Ισπανία και το Ηνωμένο Βασίλειο.

Σε αυτή τη νέα μελέτη, επιστήμονες στο Ινστιτούτο Wellcome Sanger πραγματοποίησαν αλληλουχία ολόκληρου του γονιδιώματος σε 419 δείγματα ορότυπου 24F S. pneumoniae που συλλέχθηκαν μεταξύ 2003 και 2018 από άτομα στη Γαλλία από το Εθνικό Κέντρο Πνευμονιοκοκκικής Αναφοράς (NRCP) και την Association Clinique-Dufande-Therapietu. Συλλέχθηκαν 91 απομονώσεις πνευμονιόκοκκου του ορότυπου 24F από άτομα στην Ισπανία από το Hospital Sant Joan de Deu. Για να καταστεί δυνατή η παγκόσμια σύγκριση, προστέθηκε μια διεθνής συλλογή άλλων γονιδιωμάτων S. pneumoniae από τη βάση δεδομένων του έργου Global Pneumococcal Sequencing (GPS).

Σε ένα μικροβιολογικό εργαστήριο, η ταξινόμηση των στελεχών και η δοκιμή αντοχής στα φάρμακα είναι χρονοβόρες και απαιτούν πόρους. Η αλληλουχία ολόκληρου του γονιδιώματος μπορεί πλέον να συναγάγει αξιόπιστα ορότυπους και προφίλ ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά, να προσδιορίζει πού μπορεί να εμφανιστούν εστίες και να παρακολουθεί ποια στελέχη μεσολαβούν στην ανταλλαγή ορότυπων. Είναι λοιπόν ένα τεστ που μπορεί να απαντήσει σε πολλές διαφορετικές ερωτήσεις».

Η Δρ Stephanie Lo, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Wellcome Sanger Institute

Η ανάλυση έδειξε ότι το 24F ήταν παρόν σε πολλές χώρες κυρίως λόγω της κατανομής τριών στελεχών: GPSC10, GPSC16 και GPSC206. Ένα στέλεχος συγκεκριμένα, το GPSC10, ήταν υπεύθυνο για την ταχεία αύξηση των 24F στη Γαλλία περίπου τέσσερα χρόνια μετά την εισαγωγή του PCV-13. Έχει βρεθεί ότι έχει υψηλό δυναμικό ασθένειας και είναι ανθεκτικό σε πολλαπλές θεραπείες με αντιβιοτικά.

Αυτά τα αποτελέσματα υποστηρίζουν πρόσφατη έρευνα που έδειξε ότι το GPSC10 οδήγησε στην αύξηση των 24F μετά την εισαγωγή του PCV-13 στην Ισπανία και ότι το 24F είναι μια από τις πιο κοινές αιτίες πνευμονιοκοκκικής νόσου σε παιδιά σε διάφορες χώρες. Στην Ινδία, τη χώρα που εκτιμάται ότι έχει το υψηλότερο βάρος πνευμονιοκοκκικής νόσου, οι ερευνητές έχουν προβλέψει ότι το GPSC10 έχει τη δυνατότητα να αποφύγει το PCV-13. Αυτές και άλλες μελέτες από συνεργάτες GPS σε όλο τον κόσμο συνοψίζονται σε ένα τεύχος του Microbial Genomics.

Ίσως η μεγαλύτερη ανησυχία που προέκυψε από τη μελέτη ήταν η ικανότητα του GPSC10 να εκφράζει 17 διαφορετικούς ορότυπους, μόνο έξι από τους οποίους περιλαμβάνονται στα τρέχοντα εμβόλια PCV.

Η Δρ. Emmanuelle Varon, ανώτερη συγγραφέας της μελέτης από το Εθνικό Κέντρο Αναφοράς για Πνευμονιόκοκκους, Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil, Γαλλία, δήλωσε: «Το στέλεχος Streptococcus pneumoniae GPSC10 είναι κάτι σαν μετατοπιστής σχήματος, ικανό να εκφράζει ένα ευρύ φάσμα οροτύπων αντίστασης και πολλαπλών παθήσεων. από τότε στη Γαλλία Το 2001, είναι το καλύτερο εργαλείο μας για την αξιολόγηση του αντίκτυπου της πολιτικής εμβολιασμού και θα μας επιτρέψει να ανιχνεύσουμε την εμφάνιση άλλων μη εμβολιασμένων ορότυπων».

Σε κάποιο βαθμό, η εξελικτική κούρσα εξοπλισμών μεταξύ παθογόνων και παρασκευαστών εμβολίων είναι αναπόφευκτη. Εάν μια φυλή πεθάνει επειδή δέχτηκε επίθεση από εμβόλιο, άλλες φυλές μπορεί να ξεσηκωθούν για να πάρουν τη θέση της. Ένα στέλεχος μπορεί επίσης να αναπτυχθεί σε σημείο που τα εμβόλια να χάσουν την αποτελεσματικότητά τους. Αυτό που είναι σημαντικό είναι ότι οι κατασκευαστές εμβολίων και οι οργανισμοί δημόσιας υγείας έχουν τις καλύτερες πληροφορίες με τις οποίες μπορούν να συμβαδίσουν και τελικά να σώσουν ζωές.

Ο καθηγητής Stephen Bentley, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης από το Ινστιτούτο Wellcome Sanger, δήλωσε: «Είναι συναρπαστικό το γεγονός ότι η γονιδιωματική επιτήρηση μας επιτρέπει τώρα να έχουμε πραγματικό αντίκτυπο στη βελτίωση των εμβολίων κατά του πνευμονιόκοκκου και, κυρίως, στη μείωση του αριθμού των παιδιών που πεθαίνουν από σχετικές ασθένειες σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος. να είστε περήφανοι για την τεράστια συνεργασία προσπάθεια που έγινε για τη δημιουργία αυτών των δεδομένων».

Πηγή:

Wellcome Trust Sanger Institute

Αναφορά:

Lo, SW, et αϊ. (2022) Η εμφάνιση μιας πολυανθεκτικής και λοιμογόνου γενεαλογίας Streptococcus pneumoniae μεσολαβεί στην αντικατάσταση ορότυπου μετά από PCV13: μια διεθνής μελέτη αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος. Το μικρόβιο νυστέρι. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.