Naukowcy korzystają z ulepszonego monitorowania środowiska, aby wykryć wirusa polio typu 2 w próbkach ścieków w Londynie

Naukowcy korzystają z ulepszonego monitorowania środowiska, aby wykryć wirusa polio typu 2 w próbkach ścieków w Londynie

W niedawnym badaniu opublikowanym w Lancet Naukowcy zbadali charakterystykę molekularną izolatów wirusa polio typu 2 (PV) uzyskanych z próbek ścieków (SS), aby wykryć transmisję PV w społecznościach.

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

tło

Transmisja fotowoltaiczna dotknęła wszystkie kraje i została sklasyfikowana przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) jako międzynarodowe zagrożenie zdrowia publicznego. Ryzyko globalnej epidemii PV może wzrosnąć w krajach, które stosują inaktywowane szczepionki przeciwko polio, które zapewniają solidną ochronę przed paralityczną polio, ale mają mniejszą skuteczność niż doustne szczepionki przeciwko rozprzestrzenianiu się fotowoltaiki i prawdopodobnie umożliwiają niewykryte krążenie fotowoltaiki przez długi okres czasu.

Autorzy niniejszego badania przeprowadzili już monitorowanie środowiska fotowoltaicznego w Wielkiej Brytanii, począwszy od 2014 r. Odkryli, że izolaty fotowoltaiczne podobne do szczepionki można sporadycznie wykrywać w próbkach ścieków, najprawdopodobniej importowanych z krajów, które stosują doustne szczepionki przeciwko polio w celach szczepień i wywołują odpowiedź immunologiczną.

Autorzy zidentyfikowali już dwa, dwa i osiem izolatów PV przypominających szczepionkę, odpowiednio, typów 1, 2 i 3 w latach 2017–2021, z których żaden nie był spokrewniony genetycznie i wszystkie miały mutacje bez wykrycia jakichkolwiek powiązanych wirusów w kolejnych próbkach WW, co wskazuje, że nie ma lokalnej transmisji PV.

O badaniu

W niniejszym badaniu naukowcy rozszerzyli swoją poprzednią analizę o przeprowadzenie analizy monitorowania środowiska w celu wykrycia izolatów fotowoltaicznych typu 2 w systemach kanalizacyjnych w Londynie.

Kwas rybonukleinowy (RNA) wyekstrahowano z SS i poddano analizie reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) przy użyciu starterów enterowirusa PV i zsekwencjonowano poprzez sekwencjonowanie całego genomu. SS badano przy użyciu technik zalecanych przez WHO, w tym zatężania, izolacji wirusa u myszy L20B i komórek mięśniakomięsaka prążkowanokomórkowego oraz charakterystyki molekularnej. Przeprowadzono także analizę DDNS (bezpośrednie wykrywanie poprzez sekwencjonowanie nanoporów) i filogenetyczną.

Ponadto zastosowano nowy protokół sekwencjonowania nanoporów do bezpośredniego wykrywania PV w próbkach kału i szybkiego generowania sekwencji PV całego genomu, aby lepiej zrozumieć ich przenoszenie geograficzne i historię. W zmodyfikowanym protokole zastosowano startery ukierunkowane na izolaty PV typu 2 w celu poprawy czułości wykrywania wirusa poprzez zmniejszenie tła sekwencji VP1 współkrążącego gatunku enterowirusa C uzyskanego za pomocą oryginalnego protokołu wykrywania.

Procedurę pobierania próbek przeprowadzono kompleksowo w celu zlokalizowania regionu, w którym może wystąpić transmisja fotowoltaiczna. Oczyszczalnia Becktona została podzielona na małe podzlewnie. Próbkowanie rozszerzono także na większe londyńskie oczyszczalnie ścieków poza Beckton, aby zbadać prawdopodobną obecność fotowoltaiki typu 2 na szerszych obszarach geograficznych.

Wyniki

8 lutego 2022 r. w próbce ścieków pobranej w ramach oczyszczania ścieków w London Beckton wykryto dwa izolaty PV typu 2 podobne do szczepionki. Ponadto w 52 SS zebranych w Londynie w okresie od 11 stycznia do 4 lipca 2022 r. zidentyfikowano trzy i sześć izolatów PV podobnych do szczepionki typu 1 i typu 3, z których wszystkie zawierały kilka mutacji niezwiązanych genetycznie, z wyjątkiem rodzicielskiego szczepu Sabin.

W sumie 118 genetycznie powiązanych izolatów PV powiązanych genetycznie ze szczepem szczepionkowym Sabin 2 (z sześcioma powszechnymi mutacjami, w tym rewersją miejsca A481G i VP1-I143V) zidentyfikowano w 21 (z 52) kolejnych SS uzyskanych w Londynie między 8 lutego 2016 r. a 4 lipca 2022 r. Izolaty pozyskane między 8 lutego a 12 kwietnia 2022 r. 11 dodatkowe mutacje w różnych pozycjach NT, które zwiększona różnorodność genetyczna PV.

Izolaty były rekombinowanymi enterowirusami gatunku C z krzyżówką w pozycji nukleotydowej (nt) 5139. Spośród 118 izolatów 20 spełniało kryteria PV pochodzącego ze szczepionki z sześcioma do dziesięciu nt zmianami w genie kodującym białko kapsydu VP1. Wśród 20 izolatów znalazł się PV typu 2 pochodzący ze szczepionki, który pochodził z sąsiadujących obszarów zlewni z nienakładającymi się populacjami drenażu, co wskazuje na lokalną transmisję PV.

Tylko dwie próbki (ENV-22-117 i ENV-22-027) zawierały izolaty PV o podobnych sekwencjach. Genetycznie powiązane izolaty PV typu 2 wykryto w rosnących stężeniach w eksperymentach z hodowlą komórkową przeprowadzonych na próbkach z regionu London Beckton od 12 kwietnia 2022 r.

Zidentyfikowane pozytywne miejsca pobierania próbek sugerowały, że fotowoltaika była obecna głównie w kilku regionach Beckton i kilku gminach we wschodnim i północnym Londynie. Zwiększoną czułość zaobserwowano, gdy w drugim teście zagnieżdżonej PCR zastosowano startery specyficzne dla izolatu PV typu 2. Izolaty typu 2 PV można było wykryć w próbkach kału, które w eksperymentach izolacji wirusa uzyskały wynik negatywny.

Wnioski

Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badania wykazały, że monitorowanie środowiska umożliwiło wykrycie importu (i rozprzestrzeniania się) fotowoltaiki w Londynie na wczesnym etapie, co umożliwiło szybkie podjęcie działań w zakresie zdrowia publicznego, w tym wzmożenie nadzoru i kampanię inaktywowanych szczepionek przeciwko polio w ciągu jednego do dziewięciu lat. stare dzieci. Wydaje się, że wirusy ewoluują w wielu kierunkach i pochodzą ze wspólnego źródła, przy czym kilka izolatów PV ze ścieków londyńskich typu 2 ma tylko jedną lub podobną zmianę VP1 nt w szczepie Sabin-2, co sugeruje, że powiązania genetyczne między izolatami nie były oparte wyłącznie na sekwencjach VP1.

Dlatego też kluczowe może okazać się udoskonalenie definicji organizmów wirusowych pochodzących ze szczepionek, aby zapewnić szybkie i wczesne wykrywanie przypadków przenoszenia wirusa PC, zwłaszcza w krajach, w których polio nie występuje od kilku lat.

Odniesienie:

• 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

.