Nadzór genomu uwydatnia wyzwania, jakie stwarzają szczepy zmieniające kształt”.

Nadzór genomu uwydatnia wyzwania, jakie stwarzają szczepy zmieniające kształt”.

Przełomowe badanie nadzoru genomu dało najjaśniejszy jak dotąd obraz wyścigu zbrojeń pomiędzy Streptococcus pneumoniae, bakterią odpowiedzialną za szereg chorób, takich jak zapalenie płuc i zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, a szczepionkami opracowanymi w celu ochrony przed najbardziej dominującymi gatunkami. Szczep o nazwie GPSC10 okazał się szczególnym zagrożeniem ze względu na jego zwiększoną zjadliwość, zdolność do zmiany struktury w celu uniknięcia szczepionek oraz oporność na kilka popularnych antybiotyków.

Badanie, opublikowane dzisiaj (16 sierpnia) w czasopiśmie Lancet Microbe, było prowadzone przez Wellcome Sanger Institute, Narodowe Centrum Referencyjne ds. Pneumokoków we Francji i szpital Sant Joan de Deu w Hiszpanii w ramach projektu Global Pneumococcal Sequencing (GPS). Wyniki pokazują wartość nadzoru genomicznego w projektowaniu szczepionek i podkreślają wyzwanie, jakie stanowią szczepy „zmiennokształtne”, takie jak GPSC10.

Streptococcus pneumoniae, znany również jako pneumokok, to patogen bakteryjny powodujący różne choroby, od infekcji ucha po zapalenie płuc, posocznicę i zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych. Odpowiada za około dziewięć milionów infekcji na całym świecie rocznie, na które szczególnie narażone są osoby starsze i dzieci. Każdego roku ponad 300 000 dzieci umiera z powodu infekcji pneumokokowych, głównie w krajach o niskich i średnich dochodach (LMIC)1.

Od 2000 r. stosuje się serię skoniugowanych szczepionek pneumokokowych (PCV) skierowanych przeciwko serotypom S. pneumoniae odpowiedzialnym za większość przypadków chorób u niemowląt, co doprowadziło do zmniejszenia liczby przypadków na całym świecie. Obecnie PCV-13 celuje w 13 serotypów, a PCV-13 atakuje do 25 serotypów. Istnieje jednak ponad 100 różnych serotypów, które mogą na różne sposoby wpływać na dzieci i dorosłych. Wiedza o tym, które serotypy są celem wirusów PCV i jaki wpływ mogą one mieć na chorobę i szerszą populację pneumokoków, ma kluczowe znaczenie w opracowywaniu skutecznych globalnych strategii szczepień.

Prace w ramach projektu GPS prowadzone od 2011 r. pozwoliły uzyskać obraz krążących serotypów S. pneumoniae, umożliwiając identyfikację trendów w populacji bakterii. Liczba jednego serotypu, 24F, rośnie, co udokumentowało Krajowe Centrum Referencyjne ds. Pneumokoków we Francji i wielu innych krajach, takich jak Kanada, Dania, Niemcy, Izrael, Włochy, Japonia, Liban, Norwegia, Hiszpania i Wielka Brytania.

W nowym badaniu naukowcy z Wellcome Sanger Institute przeprowadzili sekwencjonowanie całego genomu na 419 próbkach S. pneumoniae serotyp 24F pobranych w latach 2003–2018 od osób we Francji przez Krajowe Centrum Referencyjne Pneumokoków (NRCP) i Association Clinique et Therapeutique Infantile du Val-de-Marne (ACTIV) oraz na 91 izolatach pneumokoków o serotypie Zebrano 24F od osób prywatnych w Hiszpanii przez Szpital Sant Joan de Deu. Aby umożliwić globalne porównanie, dodano międzynarodową kolekcję innych genomów S. pneumoniae z bazy danych projektu Global Pneumococcal Sequencing (GPS).

W laboratorium mikrobiologicznym klasyfikacja szczepów i badanie oporności na leki są czasochłonne i wymagają dużych zasobów. Dzięki sekwencjonowaniu całego genomu można teraz wiarygodnie wnioskować o serotypach i profilach oporności na antybiotyki, identyfikować miejsca, w których mogą wystąpić ogniska choroby, a także śledzić, które szczepy pośredniczą w wymianie serotypów. Jest to więc test, który może odpowiedzieć na wiele różnych pytań.

Dr Stephanie Lo, główna autorka badania, Wellcome Sanger Institute

Analiza wykazała, że ​​24F był obecny w wielu krajach przede wszystkim na skutek występowania trzech szczepów: GPSC10, GPSC16 i GPSC206. W szczególności jeden szczep, GPSC10, był odpowiedzialny za szybki wzrost 24F we Francji około cztery lata po wprowadzeniu PCV-13. Stwierdzono, że ma wysoki potencjał chorobowy i jest odporny na wielokrotne leczenie antybiotykami.

Wyniki te potwierdzają ostatnie badania, które wykazały, że GPSC10 spowodował wzrost stężenia 24F po wprowadzeniu PCV-13 w Hiszpanii i że 24F jest jedną z najczęstszych przyczyn choroby pneumokokowej u dzieci w różnych krajach. W Indiach, kraju, w którym szacuje się, że występuje największe ryzyko chorób pneumokokowych, badacze przewidywali, że GPSC10 ma potencjał uniknięcia PCV-13. Podsumowanie tych i innych badań przeprowadzonych przez partnerów GPS z całego świata można znaleźć w numerze Microbial Genomics.

Być może największym problemem, jaki wyłonił się z badania, była zdolność GPSC10 do ekspresji 17 różnych serotypów, z których tylko sześć występuje w obecnych szczepionkach PCV.

Dr Emmanuelle Varon, starsza autorka badania z Krajowego Centrum Referencyjnego ds. Pneumokoków w Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil we Francji, powiedziała: „Szczep Streptococcus pneumoniae GPSC10 jest czymś w rodzaju zmiennokształtnego, zdolnego do ekspresji szerokiego zakresu serotypów i wzorców oporności wielolekowej. Nadzór nad chorobą pneumokokową przeprowadzony w Francji od 2001 r. jest naszym najlepszym narzędziem do oceny wpływu polityki szczepień i pozwoli nam wykryć pojawienie się innych serotypów nie objętych szczepionką”.

Do pewnego stopnia ewolucyjny wyścig zbrojeń pomiędzy patogenami a twórcami szczepionek jest nieunikniony. Jeśli plemię wymrze z powodu ataku szczepionki, inne plemiona mogą powstać, aby zająć jego miejsce. Szczep może również rozwinąć się do tego stopnia, że ​​szczepionki stracą skuteczność. Ważne jest, aby producenci szczepionek i organizacje zajmujące się zdrowiem publicznym miały najlepsze informacje, dzięki którym mogą dotrzymać kroku i ostatecznie uratować życie.

Profesor Stephen Bentley, starszy autor badania z Wellcome Sanger Institute, powiedział: „To ekscytujące, że nadzór genomiczny pozwala nam teraz wywrzeć realny wpływ na udoskonalanie szczepionek przeciwko pneumokokom i, co najważniejsze, pomóc w zmniejszeniu liczby dzieci umierających z powodu chorób pokrewnych w krajach o niskich i średnich dochodach. Całe konsorcjum Globalnego Badania Pneumokoków powinno również być dumne z ogromnego wspólny wysiłek włożony w wygenerowanie tych danych”.

Źródło:

Wellcome Trust Sanger Institute

Odniesienie:

Lo, SW i in. (2022) Pojawienie się wielolekoopornej i zjadliwej linii Streptococcus pneumoniae pośredniczy w wymianie serotypu po PCV13: międzynarodowe badanie sekwencjonowania całego genomu. Mikrob lancetowy. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.