Genomisk overvåking fremhever utfordringene som formskiftende stammer utgjør

Genomisk overvåking fremhever utfordringene som formskiftende stammer utgjør

En banebrytende genomisk overvåkingsstudie har gitt det klareste bildet til nå av våpenkappløpet mellom Streptococcus pneumoniae, bakterien som er ansvarlig for en rekke sykdommer som lungebetennelse og meningitt, og vaksinene utviklet for å beskytte mot de mest dominerende artene. En stamme kalt GPSC10 dukket opp som en spesiell trussel på grunn av dens økte virulens, evnen til å endre strukturen for å unngå vaksiner og resistens mot flere vanlige antibiotika.

Studien, publisert i dag (16. august) i Lancet Microbe, ble ledet av Wellcome Sanger Institute, National Reference Center for Pneumococci, Frankrike, og Hospital Sant Joan de Deu, Spania, som en del av Global Pneumococcal Sequencing (GPS)-prosjektet. Resultatene demonstrerer verdien av genomisk overvåking for å informere vaksinedesign og fremheve utfordringen med "formskiftende" stammer som GPSC10.

Streptococcus pneumoniae, også kjent som pneumococcus, er et bakteriell patogen som forårsaker sykdommer som spenner fra ørebetennelse til lungebetennelse, sepsis og meningitt. Den er ansvarlig for rundt ni millioner globale infeksjoner årlig, med eldre voksne og barn spesielt utsatt. Mer enn 300 000 barn dør av pneumokokkinfeksjoner hvert år, de fleste i lav- og mellominntektsland (LMICs)1.

Siden 2000 har en serie pneumokokkkonjugatvaksiner (PCV) rettet mot S. pneumoniae-serotyper som er ansvarlige for de fleste sykdomstilfeller hos spedbarn blitt brukt, noe som har ført til en reduksjon i tilfeller over hele verden. For øyeblikket er PCV-13 rettet mot 13 serotyper, og PCV-er rettet mot opptil 25 serotyper er under utvikling. Det er imidlertid mer enn 100 forskjellige serotyper som kan påvirke barn og voksne på forskjellige måter. Å vite hvilke serotyper som er målrettet mot PCV og hvilken innvirkning de sannsynligvis vil ha på sykdommen og den bredere pneumokokkpopulasjonen er avgjørende for å utvikle effektive globale vaksinasjonsstrategier.

Arbeidet med GPS-prosjektet siden 2011 har bygget et bilde av sirkulerende S. pneumoniae serotyper, slik at trender i bakteriepopulasjonen kan identifiseres. En serotype, 24F, er på vei oppover, som dokumentert av National Pneumococcal Reference Center i Frankrike og mange andre land som Canada, Danmark, Tyskland, Israel, Italia, Japan, Libanon, Norge, Spania og Storbritannia.

I denne nye studien utførte forskere ved Wellcome Sanger Institute helgenomsekvensering på 419 prøver av S. pneumoniae serotype 24F samlet inn mellom 2003 og 2018 fra individer i Frankrike av National Pneumococcal Reference Centre (NRCP) og Association Clinique et Therape du infantile-1ACTIV (9) pneumokokkisolater av serotype 24F samlet inn fra enkeltpersoner i Spania av Hospital Sant Joan de Deu. For å muliggjøre global sammenligning ble en internasjonal samling av andre S. pneumoniae-genomer fra Global Pneumococcal Sequencing (GPS) prosjektdatabasen lagt til.

I et mikrobiologisk laboratorium er stammeklassifisering og medikamentresistenstesting tidkrevende og ressurskrevende. Helgenomsekvensering kan nå pålitelig utlede serotyper og antibiotikaresistensprofiler, identifisere hvor utbrudd kan forekomme og spore hvilke stammer som medierer serotypeutveksling. Så det er en test som kan svare på mange forskjellige spørsmål."

Dr. Stephanie Lo, hovedforfatter av studien, Wellcome Sanger Institute

Analysen viste at 24F var tilstede i mange land, primært på grunn av fordelingen av tre stammer: GPSC10, GPSC16 og GPSC206. Spesielt én stamme, GPSC10, var ansvarlig for den raske økningen i 24F i Frankrike omtrent fire år etter introduksjonen av PCV-13. Det har vist seg å ha høyt sykdomspotensial og er resistent mot flere antibiotikabehandlinger.

Disse resultatene støtter nyere forskning som viste at GPSC10 drev økningen i 24F etter introduksjonen av PCV-13 i Spania og at 24F er en av de vanligste årsakene til pneumokokksykdom hos barn i forskjellige land. I India, landet som anslås å ha den høyeste byrden av pneumokokksykdom, har forskere spådd at GPSC10 har potensial til å unngå PCV-13. Disse og andre studier fra GPS-partnere rundt om i verden er oppsummert i en utgave av Microbial Genomics.

Den kanskje største bekymringen som dukket opp fra studien var GPSC10s evne til å uttrykke 17 forskjellige serotyper, hvorav bare seks er inkludert i gjeldende PCV-vaksiner.

Dr. Emmanuelle Varon, en seniorforfatter av studien fra National Reference Centre for Pneumococci, Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil, Frankrike, sa: "Streptococcus pneumoniae-stammen GPSC10 er noe av en formskifter, i stand til å uttrykke et bredt spekter av serotyper og multimedikamentresistens i pneumococcal resistensmønstre, utført som overvåkingssykdom. Frankrike siden 2001, er vårt beste verktøy for å vurdere virkningen av vaksinasjonspolitikk og vil tillate oss å oppdage fremveksten av andre ikke-vaksine serotyper.»

Til en viss grad er det evolusjonære våpenkappløpet mellom patogener og vaksineprodusenter uunngåelig. Hvis en stamme dør ut fordi den ble angrepet av en vaksine, kan andre stammer reise seg for å ta dens plass. En stamme kan også utvikle seg til et punkt hvor vaksiner mister sin effektivitet. Det som er viktig er at vaksineprodusenter og folkehelseorganisasjoner har den beste informasjonen de kan holde tritt med og til slutt redde liv.

Professor Stephen Bentley, en seniorforfatter av studien fra Wellcome Sanger Institute, sa: "Det er spennende at genomisk overvåking nå lar oss gjøre en reell innvirkning på forbedring av pneumokokkvaksiner og, avgjørende, bidra til å redusere antall barn som dør av relaterte sykdommer i lav- og mellominntektsland. Hele det globale konsortiet av Pneumokokken bør også være produsert samarbeidende innsats som ble lagt ned på å generere disse dataene."

Kilde:

Velkommen Trust Sanger Institute

Referanse:

Lo, SW, et al. (2022) Fremveksten av en multiresistent og virulent Streptococcus pneumoniae-linje formidler serotypeerstatning etter PCV13: en internasjonal helgenomsekvenseringsstudie. Lansettmikroben. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.