Genomický dohľad zdôrazňuje výzvy, ktoré predstavujú kmene zmeny tvaru.

Genomický dohľad zdôrazňuje výzvy, ktoré predstavujú kmene zmeny tvaru.

Prelomová štúdia genómového dohľadu poskytla doteraz najjasnejší obraz o pretekoch v zbrojení medzi Streptococcus pneumoniae, baktériou zodpovednou za celý rad chorôb, ako je zápal pľúc a meningitída, a vakcínami vyvinutými na ochranu proti najdominantnejším druhom. Kmeň s názvom GPSC10 sa ukázal ako mimoriadna hrozba kvôli jeho zvýšenej virulencii, schopnosti zmeniť svoju štruktúru, aby sa vyhla vakcínam, a odolnosti voči niekoľkým bežným antibiotikám.

Štúdiu, zverejnenú dnes (16. augusta) v časopise Lancet Microbe, viedli inštitút Wellcome Sanger, Národné referenčné centrum pre pneumokoky vo Francúzsku a Nemocnica Sant Joan de Deu, Španielsko, v rámci projektu Global Pneumococcal Sequencing (GPS). Výsledky demonštrujú hodnotu genómového dohľadu pre informovanie o návrhu vakcíny a zdôrazňujú výzvu, ktorú predstavujú kmene „zmeny tvaru“, ako je GPSC10.

Streptococcus pneumoniae, tiež známy ako pneumokok, je bakteriálny patogén, ktorý spôsobuje ochorenia od infekcií uší až po zápal pľúc, sepsu a meningitídu. Je zodpovedný za približne deväť miliónov celosvetových infekcií ročne, pričom obzvlášť zraniteľní sú starší dospelí a deti. Každý rok zomiera na pneumokokové infekcie viac ako 300 000 detí, väčšinou v krajinách s nízkymi a strednými príjmami (LMIC)1.

Od roku 2000 sa používa séria pneumokokových konjugovaných vakcín (PCV) zameraných na sérotypy S. pneumoniae zodpovedné za väčšinu prípadov ochorení u dojčiat, čo vedie k celosvetovému zníženiu prípadov. V súčasnosti sa PCV-13 zameriava na 13 sérotypov a vo vývoji sú PCV zamerané až na 25 sérotypov. Existuje však viac ako 100 rôznych sérotypov, ktoré môžu ovplyvniť deti a dospelých rôznymi spôsobmi. Pri vývoji účinných globálnych očkovacích stratégií je rozhodujúce vedieť, na ktoré sérotypy sú zamerané PCV a aký vplyv budú mať pravdepodobne na ochorenie a širšiu populáciu pneumokokov.

Práca projektu GPS od roku 2011 vytvorila obraz o cirkulujúcich sérotypoch S. pneumoniae, čo umožňuje identifikovať trendy v populácii baktérií. Jeden sérotyp, 24F, je na vzostupe, ako dokumentuje Národné referenčné centrum pre pneumokoky vo Francúzsku a v mnohých ďalších krajinách, ako je Kanada, Dánsko, Nemecko, Izrael, Taliansko, Japonsko, Libanon, Nórsko, Španielsko a Spojené kráľovstvo.

V tejto novej štúdii vedci z Wellcome Sanger Institute vykonali sekvenovanie celého genómu na 419 vzorkách S. pneumoniae sérotypu 24F zozbieraných v rokoch 2003 až 2018 od jednotlivcov vo Francúzsku Národným pneumokokovým referenčným centrom (NRCP) a Asociáciou Clinique et Therapeutique Infantile du Val-de-Marcone. 24F zhromaždené od jednotlivcov v Španielsku nemocnicou Sant Joan de Deu. Na umožnenie globálneho porovnania bola pridaná medzinárodná zbierka ďalších genómov S. pneumoniae z databázy projektu Global Pneumococcal Sequencing (GPS).

V mikrobiologickom laboratóriu je klasifikácia kmeňov a testovanie liekovej rezistencie časovo a zdrojovo náročné. Sekvenovanie celého genómu môže teraz spoľahlivo odvodiť sérotypy a profily rezistencie na antibiotiká, identifikovať, kde sa môžu vyskytnúť ohniská, a sledovať, ktoré kmene sprostredkúvajú výmenu sérotypov. Takže je to test, ktorý môže odpovedať na množstvo rôznych otázok.“

Dr. Stephanie Lo, vedúca autorka štúdie, Wellcome Sanger Institute

Analýza ukázala, že 24F bol prítomný v mnohých krajinách predovšetkým kvôli distribúcii troch kmeňov: GPSC10, GPSC16 a GPSC206. Najmä jeden kmeň, GPSC10, bol zodpovedný za rýchly nárast 24F vo Francúzsku približne štyri roky po zavedení PCV-13. Zistilo sa, že má vysoký chorobný potenciál a je odolný voči viacerým antibiotikám.

Tieto výsledky podporujú nedávny výskum, ktorý ukázal, že GPSC10 spôsobil nárast 24F po zavedení PCV-13 v Španielsku a že 24F je jednou z najčastejších príčin pneumokokových ochorení u detí v rôznych krajinách. V Indii, kde sa odhaduje, že krajina má najväčšiu záťaž pneumokokovými chorobami, vedci predpovedali, že GPSC10 má potenciál vyhnúť sa PCV-13. Tieto a ďalšie štúdie od partnerov GPS z celého sveta sú zhrnuté vo vydaní Microbial Genomics.

Snáď najväčším problémom, ktorý vyplynul zo štúdie, bola schopnosť GPSC10 exprimovať 17 rôznych sérotypov, z ktorých iba šesť je zahrnutých v súčasných PCV vakcínach.

Doktorka Emmanuelle Varon, vedúca autorka štúdie z Národného referenčného centra pre pneumokoky, Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil, Francúzsko, povedala: "Kmeň Streptococcus pneumoniae GPSC10 je niečo ako zmenšovač tvaru, ktorý je schopný vyjadrovať široké spektrum sérotypov a vzorcov rezistencie voči viacerým liekom. Sledovanie pneumokokových ochorení Francúzsko je od roku 2001 naším najlepším nástrojom na hodnotenie vplyvu očkovacej politiky a umožní nám odhaliť vznik iných nevakcinačných sérotypov.“

Do určitej miery sú evolučné preteky v zbrojení medzi patogénmi a výrobcami vakcín nevyhnutné. Ak kmeň vymrie, pretože bol napadnutý vakcínou, môžu povstať iné kmene, aby zaujali jeho miesto. Kmeň sa môže vyvinúť do bodu, kedy vakcíny stratia svoju účinnosť. Dôležité je, že výrobcovia vakcín a organizácie verejného zdravotníctva majú najlepšie informácie, s ktorými môžu držať krok a v konečnom dôsledku zachraňovať životy.

Profesor Stephen Bentley, hlavný autor štúdie z Wellcome Sanger Institute, povedal: "Je vzrušujúce, že genomický dohľad nám teraz umožňuje skutočne ovplyvniť zlepšovanie vakcín proti pneumokokom, a čo je rozhodujúce, pomáha znižovať počet detí zomierajúcich na súvisiace choroby v krajinách s nízkymi a strednými príjmami. Celé konzorcium Global Pneumendoux Survey by malo byť hrdé na prieskum spoločné úsilie, ktoré smerovalo do generovania týchto údajov.“

Zdroj:

Vitajte Trust Sanger Institute

Referencia:

Lo, SW, a kol. (2022) Vznik multirezistentnej a virulentnej línie Streptococcus pneumoniae sprostredkuje nahradenie sérotypu po PCV13: medzinárodná štúdia sekvenovania celého genómu. Lancetový mikrób. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.