Genomisk övervakning belyser de utmaningar som formskiftande stammar utgör

Genomisk övervakning belyser de utmaningar som formskiftande stammar utgör

En banbrytande genomisk övervakningsstudie har gett den tydligaste bilden hittills av kapprustningen mellan Streptococcus pneumoniae, bakterien som är ansvarig för en rad sjukdomar som lunginflammation och hjärnhinneinflammation, och de vacciner som utvecklats för att skydda mot de mest dominerande arterna. En stam som kallas GPSC10 dök upp som ett särskilt hot på grund av dess ökade virulens, förmåga att ändra sin struktur för att undvika vacciner och resistens mot flera vanliga antibiotika.

Studien, som publicerades idag (16 augusti) i Lancet Microbe, leddes av Wellcome Sanger Institute, National Reference Centre for Pneumococci, Frankrike, och Hospital Sant Joan de Deu, Spanien, som en del av Global Pneumococcal Sequencing (GPS)-projektet. Resultaten visar värdet av genomisk övervakning för att informera om vaccindesign och belysa utmaningen med "formskiftande" stammar som GPSC10.

Streptococcus pneumoniae, även känd som pneumococcus, är en bakteriell patogen som orsakar sjukdomar som sträcker sig från öroninfektioner till lunginflammation, sepsis och hjärnhinneinflammation. Den är ansvarig för cirka nio miljoner globala infektioner årligen, med äldre vuxna och barn särskilt utsatta. Mer än 300 000 barn dör av pneumokockinfektioner varje år, de flesta i låg- och medelinkomstländer (LMIC)1.

Sedan 2000 har en serie pneumokockkonjugatvacciner (PCV) som riktar sig mot serotyper av S. pneumoniae som är ansvariga för de flesta sjukdomsfall hos spädbarn använts, vilket leder till en minskning av antalet fall över hela världen. För närvarande riktar sig PCV-13 till 13 serotyper och PCV som riktar sig till upp till 25 serotyper är under utveckling. Det finns dock mer än 100 olika serotyper som kan påverka barn och vuxna på olika sätt. Att veta vilka serotyper som PCV är inriktade på och vilken inverkan de sannolikt kommer att ha på sjukdomen och den bredare pneumokockpopulationen är avgörande för att utveckla effektiva globala vaccinationsstrategier.

Arbetet med GPS-projektet sedan 2011 har byggt upp en bild av cirkulerande S. pneumoniae serotyper, vilket gör att trender i bakteriepopulationen kan identifieras. En serotyp, 24F, är på uppgång, vilket dokumenterats av National Pneumococcal Reference Center i Frankrike och många andra länder som Kanada, Danmark, Tyskland, Israel, Italien, Japan, Libanon, Norge, Spanien och Storbritannien.

I den här nya studien utförde forskare vid Wellcome Sanger Institute helgenomsekvensering på 419 prover av S. pneumoniae serotyp 24F som samlats in mellan 2003 och 2018 från individer i Frankrike av National Pneumococcal Reference Centre (NRCP) och Association Clinique et Therape du Infante-1ACTE och Marutile (9) pneumokockisolat av serotyp 24F insamlade från individer i Spanien av sjukhuset Sant Joan de Deu. För att möjliggöra global jämförelse tillkom en internationell samling av andra S. pneumoniae-genom från Global Pneumococcal Sequencing (GPS) projektdatabas.

I ett mikrobiologiskt laboratorium är stamklassificering och läkemedelsresistenstestning tidskrävande och resurskrävande. Helgenomsekvensering kan nu på ett tillförlitligt sätt härleda serotyper och antibiotikaresistensprofiler, identifiera var utbrott kan inträffa och spåra vilka stammar som förmedlar serotyputbyte. Så det är ett test som kan svara på många olika frågor."

Dr. Stephanie Lo, huvudförfattare till studien, Wellcome Sanger Institute

Analysen visade att 24F fanns i många länder, främst på grund av fördelningen av tre stammar: GPSC10, GPSC16 och GPSC206. En stam i synnerhet, GPSC10, var ansvarig för den snabba ökningen av 24F i Frankrike ungefär fyra år efter introduktionen av PCV-13. Det har visat sig ha hög sjukdomspotential och är resistent mot flera antibiotikabehandlingar.

Dessa resultat stödjer nyare forskning som visade att GPSC10 drev ökningen av 24F efter introduktionen av PCV-13 i Spanien och att 24F är en av de vanligaste orsakerna till pneumokocksjukdom hos barn i olika länder. I Indien, landet som uppskattas ha den högsta bördan av pneumokocksjukdom, har forskare förutspått att GPSC10 har potential att undvika PCV-13. Dessa och andra studier från GPS-partners runt om i världen sammanfattas i ett nummer av Microbial Genomics.

Den kanske största oro som framkom från studien var GPSC10:s förmåga att uttrycka 17 olika serotyper, av vilka endast sex ingår i nuvarande PCV-vacciner.

Dr. Emmanuelle Varon, seniorförfattare till studien från National Reference Centre for Pneumococci, Centre Hospitalier Intercommunal de Créteil, Frankrike, sa: "Streptococcus pneumoniae-stammen GPSC10 är något av en formförändring, som kan uttrycka ett brett spektrum av serotyper och multidrug-ut i resistensmönster av pneumococcal sjukdom sedan Frankrike, som surveillococcal sjukdomsmönster. 2001, är vårt bästa verktyg för att bedöma effekten av vaccinationspolitiken och kommer att tillåta oss att upptäcka uppkomsten av andra icke-vaccinerade serotyper."

Till viss del är den evolutionära kapprustningen mellan patogener och vaccintillverkare oundviklig. Om en stam dör ut för att den attackerades av ett vaccin, kan andra stammar resa sig för att ta dess plats. En stam kan också utvecklas till en punkt där vacciner förlorar sin effektivitet. Vad som är viktigt är att vaccintillverkare och folkhälsoorganisationer har den bästa informationen att hålla jämna steg med och i slutändan rädda liv med.

Professor Stephen Bentley, en senior författare till studien från Wellcome Sanger Institute, sa: "Det är spännande att genomisk övervakning nu gör det möjligt för oss att göra en verklig inverkan på att förbättra pneumokockvacciner och, avgörande, hjälpa till att minska antalet barn som dör av relaterade sjukdomar i låg- och medelinkomstländer. Hela det globala konsortiet av Pneumokocker bör också vara prouderade av det globala konsortiet av Pneumokocker. samarbete som gick in på att generera denna data."

Källa:

Välkommen Trust Sanger Institute

Hänvisning:

Lo, SW, et al. (2022) Uppkomsten av en multiresistent och virulent Streptococcus pneumoniae-linje förmedlar serotypbyte efter PCV13: en internationell helgenomsekvenseringsstudie. Lansettmikroben. doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00158-6.

.