Wetenschappers gebruiken verbeterde milieumonitoring om poliovirus type 2 op te sporen in rioolwatermonsters in Londen

Wetenschappers gebruiken verbeterde milieumonitoring om poliovirus type 2 op te sporen in rioolwatermonsters in Londen

Uit een recente studie gepubliceerd in Het lancet Onderzoekers onderzochten de moleculaire kenmerken van type 2 poliovirus (PV) isolaten verkregen uit afvalwatermonsters (SS) om PV-transmissie in gemeenschappen te detecteren.

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

achtergrond

De transmissie van zonne-energie heeft alle landen getroffen en is door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) geclassificeerd als een internationale noodsituatie op het gebied van de volksgezondheid. Het risico van een wereldwijde PV-uitbraak zou kunnen worden verergerd in landen die geïnactiveerde poliovaccins gebruiken, die robuuste bescherming bieden tegen paralytische polio, maar een lagere werkzaamheid hebben dan orale vaccins tegen PV-afscheiding en die waarschijnlijk gedurende een lange periode onopgemerkte PV-circulatie mogelijk maken.

De auteurs van de huidige studie hebben vanaf 2014 al PV-milieumonitoring uitgevoerd in het Verenigd Koninkrijk (VK). Ze ontdekten dat vaccinachtige PV-isolaten sporadisch konden worden gedetecteerd in afvalwatermonsters (WW), hoogstwaarschijnlijk geïmporteerd uit landen die orale poliovaccins gebruiken voor vaccinatie en het opwekken van immuunreacties.

De auteurs hadden tussen 2017 en 2021 al twee, twee en acht vaccinachtige PV-isolaten van respectievelijk type 1, 2 en 3 geïdentificeerd, die geen van allen genetisch verwant waren en die allemaal mutaties hadden zonder dat er verwante virussen werden gedetecteerd in daaropvolgende WW-monsters, wat aangeeft dat er geen lokale PV-overdracht is.

Over de studie

In de huidige studie hebben onderzoekers hun eerdere analyse uitgebreid door een omgevingsmonitoringanalyse uit te voeren om PV type 2-isolaten in afvalwatersystemen in Londen te detecteren.

Ribonucleïnezuur (RNA) werd geëxtraheerd uit SS en onderworpen aan analyse van de polymerasekettingreactie (PCR) met behulp van PV-enterovirusprimers en de sequentie ervan werd bepaald door middel van sequencing van het hele genoom. SS werden getest met behulp van door de WHO aanbevolen technieken, waaronder concentratie, virusisolatie in L20B-muizen en rhabdomyosarcoomcellen, en moleculaire karakterisering. Er werden ook DDNS (directe detectie door nanoporiesequencing) en fylogenetische analyses uitgevoerd.

Bovendien werd een nieuw nanoporie-sequencingprotocol gebruikt voor directe PV-detectie in ontlastingsmonsters en snelle generatie van PV-sequenties van het hele genoom om het begrip van hun geografische transmissie en geschiedenis te verbeteren. In het aangepaste protocol werden primers gebruikt die gericht waren op type 2 PV-isolaten om de gevoeligheid van de virusdetectie te verbeteren door de VP1-sequentieachtergrond van de co-circulerende C-enterovirussoort verkregen met het oorspronkelijke detectieprotocol te verminderen.

De bemonsteringsprocedure werd uitgebreid uitgevoerd om de regio te lokaliseren waar PV-transmissie zou kunnen plaatsvinden. De rioolwaterzuiveringsinstallaties van Beckton waren verdeeld in kleine deelstroomgebieden. De bemonstering werd ook uitgebreid naar grotere rioolwaterzuiveringsinstallaties in Londen buiten Beckton om de waarschijnlijke aanwezigheid van type 2 PV in grotere geografische gebieden te onderzoeken.

Resultaten

Op 8 februari 2022 werden twee vaccinachtige PV type 2-isolaten geïdentificeerd in een afvalwatermonster dat was verzameld als onderdeel van afvalwaterzuiveringswerkzaamheden in London Beckton. Bovendien werden drie en zes vaccinachtige PV-isolaten van type 1 en type 3 geïdentificeerd in 52 SS verzameld in Londen tussen 11 januari en 4 juli 2022, die allemaal enkele mutaties bevatten zonder genetische verwantschap, met uitzondering van de ouderlijke Sabin-stam.

Er werden in totaal 118 genetisch geassocieerde PV-isolaten geïdentificeerd die genetisch gekoppeld waren aan de Sabin 2-vaccinstam (met zes veel voorkomende mutaties, waaronder A481G- en VP1-I143V-site-reversies) in 21 (van de 52) opeenvolgende SS die tussen 8 februari 2016 en 4 juli 2022 in Londen werden verworven. De isolaten die tussen 8 februari en 12 april 2022 werden verworven, leverden 11 extra mutaties op. bij verschillende NT posities, waardoor de genetische diversiteit van PV toenam.

De isolaten waren recombinanten met een soort C-enterovirus met een cross-over op nucleotidepositie (nt) 5139. Van de 118 isolaten voldeden er 20 aan de criteria voor uit vaccin afkomstig PV met zes tot tien nt veranderingen in het voor VP1-capside-eiwit coderende gen. De 20 isolaten omvatten van vaccins afkomstig PV Type 2, afkomstig uit aangrenzende drainagegebieden met niet-overlappende drainagepopulaties, wat wijst op lokale PV-transmissie.

Slechts twee monsters (ENV-22-117 en ENV-22-027) bevatten PV-isolaten met vergelijkbare sequenties. Genetisch geassocieerde PV type 2-isolaten werden in toenemende concentraties gedetecteerd in celcultuurexperimenten die vanaf 12 april 2022 werden uitgevoerd op monsters uit de Londense Beckton-regio.

De geïdentificeerde positieve bemonsteringslocaties suggereerden dat PV voornamelijk aanwezig was in een paar regio's binnen Beckton en verschillende stadsdelen in Oost- en Noord-Londen. Er werd een verhoogde gevoeligheid waargenomen wanneer type 2 PV-isolaat-specifieke primers werden gebruikt in de tweede geneste PCR-test. Type 2 PV-isolaten konden worden gedetecteerd uit ontlastingsmonsters die negatief waren gerapporteerd in virusisolatie-experimenten.

Conclusies

Over het geheel genomen toonden de onderzoeksresultaten aan dat milieumonitoring de detectie van PV-import (en verspreiding) in Londen in een vroeg stadium mogelijk maakte, waardoor snelle reacties op de volksgezondheid mogelijk werden, waaronder meer toezicht en een geïnactiveerde poliovaccincampagne binnen één tot negen jaar. oude kinderen. De virussen lijken in meerdere richtingen te evolueren en zijn afkomstig van een gemeenschappelijke bron, waarbij verschillende PV-type 2-isolaten uit Londens rioolwater slechts één of vergelijkbare VP1 nt-veranderingen vertonen in de Sabin-2-stam, wat suggereert dat genetische associaties tussen de isolaten niet uitsluitend gebaseerd waren op VP1-sequenties.

Daarom kan het van cruciaal belang zijn om de definities van uit vaccins afkomstige virale organismen te verfijnen om een ​​snelle en vroege detectie van pc-overdrachtsgebeurtenissen te garanderen, vooral in landen waar polio al enkele jaren niet meer voorkomt.

Referentie:

• 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

.