Forskere bruger forbedret miljøovervågning til at påvise poliovirus type 2 i Londons spildevandsprøver

Forskere bruger forbedret miljøovervågning til at påvise poliovirus type 2 i Londons spildevandsprøver

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Lancetten Forskere undersøgte de molekylære karakteristika af type 2 poliovirus (PV) isolater opnået fra spildevandsprøver (SS) for at påvise PV transmission i samfund.

Lernen: Nachhaltiger Nachweis des Typ-2-Poliovirus im Londoner Abwasser zwischen Februar und Juli 2022 durch verstärkte Umweltüberwachung. Bildquelle: Storm Media/Shutterstock

baggrund

PV-transmission har påvirket alle lande og er blevet klassificeret som en international folkesundhedsnødsituation af Verdenssundhedsorganisationen (WHO). Risikoen for et globalt PV-udbrud kan blive forværret i lande, der bruger inaktiverede poliovacciner, som giver robust beskyttelse mod paralytisk polio, men som har lavere effektivitet end orale vacciner mod PV-udslip og sandsynligvis vil tillade uopdaget PV-cirkulation i en lang periode.

Forfatterne af denne undersøgelse har allerede udført PV-miljøovervågning i Det Forenede Kongerige (UK) startende i 2014. De fandt ud af, at vaccinelignende PV-isolater sporadisk kunne påvises i spildevandsprøver (WW) sandsynligvis importeret fra lande, der bruger orale poliovacciner til vaccination og fremkalder immunresponser.

Forfatterne havde allerede identificeret to, to og otte vaccinelignende PV-isolater af henholdsvis type 1, 2 og 3 fra 2017 til 2021, hvoraf ingen var genetisk beslægtede, og som alle havde mutationer, uden at nogen relaterede vira blev påvist i efterfølgende WW-prøver, hvilket indikerer, at der ikke er nogen lokal PV-transmission.

Om studiet

I denne undersøgelse udvidede forskere deres tidligere analyse ved at udføre en miljøovervågningsanalyse for at påvise PV type 2-isolater i spildevandssystemer i London.

Ribonukleinsyre (RNA) blev ekstraheret fra SS og underkastet polymerasekædereaktion (PCR) analyse ved anvendelse af PV enterovirus primere og sekventeret ved hel genom sekventering. SS blev testet ved hjælp af WHO anbefalede teknikker, herunder koncentration, virusisolering i L20B mus og rhabdomyosarkomceller og molekylær karakterisering. DDNS (direkte detektion ved nanopore-sekventering) og fylogenetiske analyser blev også udført.

Derudover blev en ny nanopore-sekventeringsprotokol brugt til direkte PV-detektion i afføringsprøver og hurtig generering af hel-genom-PV-sekvenser for at forbedre forståelsen af ​​deres geografiske transmission og historie. I den modificerede protokol blev primere rettet mod type 2 PV-isolater brugt til at forbedre følsomheden af ​​virusdetektion ved at reducere VP1-sekvensbaggrunden for de co-cirkulerende C enterovirusarter opnået med den originale detektionsprotokol.

Prøveudtagningsproceduren blev udført omfattende for at lokalisere den region, hvor PV-transmission kan forekomme. Becktons kloakanlæg var opdelt i små underoplande. Prøveudtagning blev også udvidet til større London spildevandsrensningsanlæg uden for Beckton for at undersøge den sandsynlige tilstedeværelse af type 2 PV i bredere geografiske områder.

Resultater

Den 8. februar 2022 blev to vaccine-lignende PV type 2 isolater identificeret i en spildevandsprøve indsamlet som en del af spildevandsrensningsarbejdet i London Beckton. Derudover blev tre og seks vaccinelignende PV-isolater af type 1 og type 3 identificeret i 52 SS indsamlet fra London mellem 11. januar og 4. juli 2022, som alle indeholdt et par mutationer uden genetisk slægtskab, bortset fra Sabin-forældrestammen.

I alt 118 genetisk associerede PV-isolater, der er genetisk forbundet med Sabin 2-vaccinestammen (med seks almindelige mutationer, inklusive A481G og VP1-I143V site reversions) blev identificeret i 21 (af 52) på hinanden følgende SS erhvervet i London mellem den 8. februar 2016 og den 2024. februar, 2024. 12, 2022, 11 yderligere mutationer ved forskellige NT-positioner, hvilket øgede PV genetiske diversitet.

Isolaterne var rekombinante med en art C enterovirus med en overkrydsning ved nukleotidposition (nt) 5139. Ud af 118 isolater opfyldte 20 kriterierne for vaccine-afledt PV med seks til ti nt ændringer i det VP1 capsidproteinkodende gen. De 20 isolater inkluderede vaccineafledt PV Type 2, som stammede fra tilstødende drænområder med ikke-overlappende drænpopulationer, hvilket indikerer lokal PV-transmission.

Kun to prøver (ENV-22-117 og ENV-22-027) inkluderede PV-isolater med lignende sekvenser. Genetisk associerede PV type 2-isolater blev påvist i stigende koncentrationer i cellekultureksperimenter udført på prøver fra London Beckton-regionen fra 12. april 2022.

De identificerede positive prøvetagningssteder antydede, at PV hovedsageligt var til stede i nogle få regioner i Beckton og flere bydele i det østlige og nordlige London. Øget følsomhed blev observeret, når type 2 PV-isolat-specifikke primere blev brugt i det andet nestede PCR-assay. Type 2 PV-isolater kunne påvises fra afføringsprøver, der blev rapporteret negative i virusisolationseksperimenter.

Konklusioner

Samlet set viste undersøgelsesresultater, at miljøovervågning muliggjorde påvisning af PV-import (og spredning) i London på et tidligt tidspunkt, hvilket muliggjorde hurtige folkesundhedsreaktioner, herunder øget overvågning og en inaktiveret poliovaccinekampagne på et til ni år. gamle børn. Virusserne ser ud til at udvikle sig i flere retninger og stammer fra en fælles kilde, hvor adskillige London spildevands PV type 2 isolater kun har en eller lignende VP1 nt ændringer til Sabin-2 stammen, hvilket tyder på, at genetiske associationer mellem isolaterne ikke udelukkende var baseret på VP1 sekvenser.

Derfor kan det være afgørende at forfine definitionerne af vaccine-afledte virale organismer for at sikre hurtig og tidlig opdagelse af PC-transmissionshændelser, især i lande, hvor polio ikke har været til stede i flere år.

Reference:

• Dimitra Klapsa et al. (2022). Nachhaltiger Nachweis des Typ-2-Poliovirus im Londoner Abwasser zwischen Februar und Juli 2022 durch verstärkte Umweltüberwachung. doi: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(22)01804-9 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0140673622018049

.