Forskere bruker forbedret miljøovervåking for å oppdage poliovirus type 2 i Londons kloakkprøver

Forskere bruker forbedret miljøovervåking for å oppdage poliovirus type 2 i Londons kloakkprøver

I en fersk studie publisert i Lansetten Forskere undersøkte de molekylære egenskapene til type 2 poliovirus (PV) isolater hentet fra avløpsvann (SS) prøver for å oppdage PV overføring i lokalsamfunn.

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

bakgrunn

PV-overføring har påvirket alle land og har blitt klassifisert som en internasjonal folkehelsenødsituasjon av Verdens helseorganisasjon (WHO). Risikoen for et globalt PV-utbrudd kan forverres i land som bruker inaktiverte polio-vaksiner, som gir robust beskyttelse mot paralytisk polio, men som har lavere effekt enn orale vaksiner mot PV-slipp og sannsynligvis vil tillate uoppdaget PV-sirkulasjon i en lang periode.

Forfatterne av denne studien har allerede utført PV-miljøovervåking i Storbritannia (Storbritannia) med start i 2014. De fant at vaksinelignende PV-isolater sporadisk kunne påvises i prøver av avløpsvann (WW) mest sannsynlig importert fra land som bruker orale poliovaksiner for vaksinering og fremkaller immunresponser.

Forfatterne hadde allerede identifisert to, to og åtte vaksinelignende PV-isolater av henholdsvis type 1, 2 og 3, fra 2017 til 2021, hvorav ingen var genetisk beslektet og som alle hadde mutasjoner uten at noen relaterte virus ble oppdaget i påfølgende WW-prøver, noe som indikerer at det ikke er noen lokal PV-overføring.

Om studiet

I denne studien utvidet forskere sin tidligere analyse ved å utføre en miljøovervåkingsanalyse for å oppdage PV type 2-isolater i avløpssystemer i London.

Ribonukleinsyre (RNA) ble ekstrahert fra SS og utsatt for polymerasekjedereaksjon (PCR) analyse ved bruk av PV enterovirus primere og sekvensert ved helgenomsekvensering. SS ble testet ved bruk av WHO anbefalte teknikker, inkludert konsentrasjon, virusisolering i L20B mus og rabdomyosarkomceller, og molekylær karakterisering. DDNS (direkte deteksjon ved nanopore-sekvensering) og fylogenetiske analyser ble også utført.

I tillegg ble en ny nanopore-sekvenseringsprotokoll brukt for direkte PV-deteksjon i avføringsprøver og rask generering av helgenom-PV-sekvenser for å forbedre forståelsen av deres geografiske overføring og historie. I den modifiserte protokollen ble primere rettet mot type 2 PV-isolater brukt for å forbedre følsomheten til virusdeteksjon ved å redusere VP1-sekvensbakgrunnen til de samsirkulerende C enterovirusartene oppnådd med den opprinnelige deteksjonsprotokollen.

Prøvetakingsprosedyren ble utført omfattende for å lokalisere regionen der PV-overføring kan forekomme. Becktons kloakkverk ble delt inn i små undervannsområder. Prøvetakingen ble også utvidet til større London kloakkrenseanlegg utenfor Beckton for å undersøke sannsynlig tilstedeværelse av type 2 PV i bredere geografiske områder.

Resultater

8. februar 2022 ble to vaksinelignende PV type 2-isolater identifisert i en avløpsprøve samlet inn som en del av avløpsrensearbeidet i London Beckton. I tillegg ble tre og seks vaksinelignende PV-isolater av type 1 og type 3 identifisert i 52 SS samlet fra London mellom 11. januar og 4. juli 2022, som alle inkluderte noen få mutasjoner uten genetisk slektskap, bortsett fra Sabin-foreldrestammen.

Totalt 118 genetisk assosierte PV-isolater genetisk knyttet til Sabin 2-vaksinestammen (med seks vanlige mutasjoner, inkludert A481G- og VP1-I143V-stedreversjoner) ble identifisert i 21 (av 52) påfølgende SS anskaffet i London mellom 8. februar 2016 og 2024. februar, 2024. februar. 12, 2022, 11 ekstra mutasjoner ved forskjellige NT-posisjoner, som økte PV genetisk mangfold.

Isolatene var rekombinanter med en art C enterovirus med en crossover ved nukleotidposisjon (nt) 5139. Av 118 isolater oppfylte 20 kriteriene for vaksineavledet PV med seks til ti nt endringer i det VP1 kapsidproteinkodende genet. De 20 isolatene inkluderte vaksineavledet PV Type 2, som stammer fra tilstøtende dreneringsområder med ikke-overlappende dreneringspopulasjoner, noe som indikerer lokal PV-overføring.

Bare to prøver (ENV-22-117 og ENV-22-027) inkluderte PV-isolater med lignende sekvenser. Genetisk assosierte PV type 2-isolater ble påvist i økende konsentrasjoner i cellekultureksperimenter utført på prøver fra London Beckton-regionen fra 12. april 2022.

De positive prøvetakingsstedene som ble identifisert antydet at PV hovedsakelig var til stede i noen få regioner i Beckton og flere bydeler i øst og nord i London. Økt sensitivitet ble observert når type 2 PV-isolatspesifikke primere ble brukt i den andre nestede PCR-analysen. Type 2 PV-isolater kunne påvises fra avføringsprøver som ble rapportert negative i virusisolasjonseksperimenter.

Konklusjoner

Samlet sett viste studieresultater at miljøovervåking muliggjorde påvisning av PV-import (og spredning) i London på et tidlig stadium, noe som muliggjorde raske folkehelseresponser, inkludert økt overvåking og en inaktivert poliovaksinekampanje i løpet av ett til ni år. gamle barn. Virusene ser ut til å utvikle seg i flere retninger og stammer fra en felles kilde, med flere London-kloakk PV type 2-isolater som bare har en eller lignende VP1 nt-endringer til Sabin-2-stammen, noe som tyder på at genetiske assosiasjoner mellom isolatene ikke var basert utelukkende på VP1-sekvenser.

Derfor kan det være avgjørende å avgrense definisjonene av vaksineavledede virale organismer for å sikre rask og tidlig oppdagelse av PC-overføringshendelser, spesielt i land der polio ikke har vært tilstede på flere år.

Referanse:

• 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

.