Genomische surveillance benadrukt de uitdagingen die worden veroorzaakt door ‘vormveranderende’ stammen

Genomische surveillance benadrukt de uitdagingen die worden veroorzaakt door ‘vormveranderende’ stammen

Een baanbrekend genomisch surveillanceonderzoek heeft het duidelijkste beeld tot nu toe opgeleverd van de wapenwedloop tussen Streptococcus pneumoniae, de bacterie die verantwoordelijk is voor een reeks ziekten zoals longontsteking en meningitis, en de vaccins die zijn ontwikkeld om te beschermen tegen de meest dominante soort. Een stam met de naam GPSC10 kwam naar voren als een bijzondere bedreiging vanwege de toegenomen virulentie, het vermogen om de structuur ervan te veranderen om vaccins te omzeilen, en de resistentie tegen verschillende veel voorkomende antibiotica.

De studie, vandaag (16 augustus) gepubliceerd in Lancet Microbe, werd geleid door het Wellcome Sanger Institute, Nationaal Referentiecentrum voor Pneumokokken, Frankrijk, en Hospital Sant Joan de Deu, Spanje, als onderdeel van het Global Pneumococcal Sequencing (GPS) project. De resultaten tonen de waarde aan van genomische surveillance bij het ontwerpen van vaccins en benadrukken de uitdaging die wordt veroorzaakt door “vormveranderende” stammen zoals GPSC10.

Streptococcus pneumoniae, ook bekend als pneumococcus, is een bacteriële ziekteverwekker die ziekten veroorzaakt variërend van oorinfecties tot longontsteking, sepsis en meningitis. Het is jaarlijks verantwoordelijk voor ongeveer negen miljoen infecties wereldwijd, waarbij vooral oudere volwassenen en kinderen kwetsbaar zijn. Jaarlijks sterven ruim 300.000 kinderen aan pneumokokkeninfecties, vooral in lage- en middeninkomenslanden (LMIC’s)1.

Sinds 2000 is er een reeks pneumokokkenconjugaatvaccins (PCV's) gebruikt die zich richten op de S. pneumoniae-serotypen die verantwoordelijk zijn voor de meeste ziektegevallen bij zuigelingen, wat wereldwijd tot een vermindering van het aantal gevallen heeft geleid. Momenteel richt PCV-13 zich op 13 serotypen, en PCV's die zich richten op maximaal 25 serotypen zijn in ontwikkeling. Er zijn echter meer dan 100 verschillende serotypen die kinderen en volwassenen op verschillende manieren kunnen beïnvloeden. Weten welke serotypen het doelwit zijn van PCV's en welke impact ze waarschijnlijk zullen hebben op de ziekte en de bredere pneumokokkenpopulatie, is van cruciaal belang bij het ontwikkelen van effectieve mondiale vaccinatiestrategieën.

Het werk van het GPS-project sinds 2011 heeft een beeld opgebouwd van circulerende S. pneumoniae-serotypen, waardoor trends in de bacteriepopulatie konden worden geïdentificeerd. Eén serotype, 24F, is in opkomst, zoals gedocumenteerd door het Nationale Pneumokokken Referentiecentrum in Frankrijk en vele andere landen zoals Canada, Denemarken, Duitsland, Israël, Italië, Japan, Libanon, Noorwegen, Spanje en het Verenigd Koninkrijk.

In deze nieuwe studie voerden wetenschappers van het Wellcome Sanger Instituut volledige genoomsequencing uit op 419 monsters van S. pneumoniae serotype 24F verzameld tussen 2003 en 2018 van individuen in Frankrijk door het National Pneumococcal Reference Centre (NRCP) en de Association Clinique et Therapeutique Infantile du Val-de-Marne (ACTIV) en op 91 pneumokokkenisolaten van het serotype 24F verzameld van personen in Spanje door het ziekenhuis Sant Joan de Deu. Om mondiale vergelijking mogelijk te maken, werd een internationale verzameling van andere S. pneumoniae-genomen uit de Global Pneumococcal Sequencing (GPS) projectdatabase toegevoegd.

In een microbiologisch laboratorium zijn stamclassificatie en testen op geneesmiddelresistentie tijdrovend en arbeidsintensief. Whole-genome sequencing kan nu op betrouwbare wijze serotypen en antibioticaresistentieprofielen afleiden, identificeren waar uitbraken kunnen optreden en nagaan welke stammen de uitwisseling van serotypen bemiddelen. Het is dus een test die veel verschillende vragen kan beantwoorden.”

Dr. Stephanie Lo, hoofdauteur van de studie, Wellcome Sanger Institute

Uit de analyse bleek dat 24F in veel landen aanwezig was, voornamelijk vanwege de verspreiding van drie stammen: GPSC10, GPSC16 en GPSC206. Eén stam in het bijzonder, GPSC10, was verantwoordelijk voor de snelle toename van 24F in Frankrijk, ongeveer vier jaar na de introductie van PCV-13. Er is vastgesteld dat het een hoog ziektepotentieel heeft en resistent is tegen meerdere antibioticabehandelingen.

Deze resultaten ondersteunen recent onderzoek waaruit bleek dat GPSC10 de oorzaak was van de toename van 24F na de introductie van PCV-13 in Spanje en dat 24F een van de meest voorkomende oorzaken is van pneumokokkenziekte bij kinderen in verschillende landen. In India, het land met naar schatting de hoogste pneumokokkenziekte, hebben onderzoekers voorspeld dat GPSC10 het potentieel heeft om PCV-13 te omzeilen. Deze en andere onderzoeken van GPS-partners over de hele wereld zijn samengevat in een nummer van Mbiotic Genomics.

Misschien wel de grootste zorg die uit het onderzoek naar voren kwam, was het vermogen van GPSC10 om 17 verschillende serotypen tot expressie te brengen, waarvan er slechts zes zijn opgenomen in de huidige PCV-vaccins.

Dr. Emmanuelle Varon, een senior auteur van de studie van het National Reference Centre for Pneumococci, Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil, Frankrijk, zei: "De Streptococcus pneumoniae-stam GPSC10 is een soort shapeshifter, die in staat is een breed scala aan serotypen en resistentiepatronen tegen meerdere geneesmiddelen tot uitdrukking te brengen. Surveillance van pneumokokkenziekte, zoals sindsdien in Frankrijk uitgevoerd 2001 is ons beste instrument om de impact van het vaccinatiebeleid te beoordelen en zal ons in staat stellen de opkomst van andere niet-vaccinserotypen te detecteren.”

Tot op zekere hoogte is de evolutionaire wapenwedloop tussen ziekteverwekkers en vaccinproducenten onvermijdelijk. Als een stam uitsterft omdat deze werd aangevallen door een vaccin, kunnen andere stammen opstaan ​​om zijn plaats in te nemen. Er kan zich ook een stam ontwikkelen tot het punt waarop vaccins hun effectiviteit verliezen. Wat belangrijk is, is dat vaccinfabrikanten en volksgezondheidsorganisaties over de beste informatie beschikken waarmee ze gelijke tred kunnen houden en uiteindelijk levens kunnen redden.

Professor Stephen Bentley, een senior auteur van de studie van het Wellcome Sanger Institute, zei: “Het is opwindend dat genomische surveillance ons nu in staat stelt een echte impact te maken op het verbeteren van pneumokokkenvaccins en, cruciaal, het helpen verminderen van het aantal kinderen dat sterft aan gerelateerde ziekten in lage- en middeninkomenslanden. Het hele consortium van de Global Pneumococcal Survey moet ook trots zijn op de geweldige samenwerking inspanning die in het genereren van deze gegevens is gestoken.”

Bron:

Wellcome Trust Sanger Instituut

Referentie:

Lo, SW, et al. (2022) De opkomst van een multiresistente en virulente Streptococcus pneumoniae-lijn bemiddelt serotypevervanging na PCV13: een internationaal onderzoek naar de sequentie van het hele genoom. De lancetmicrobe. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.