Vedci používajú vylepšené monitorovanie životného prostredia na detekciu poliovírusu typu 2 vo vzorkách odpadových vôd z Londýna

Vedci používajú vylepšené monitorovanie životného prostredia na detekciu poliovírusu typu 2 vo vzorkách odpadových vôd z Londýna

V nedávnej štúdii publikovanej v Lanceta Výskumníci skúmali molekulárne charakteristiky izolátov poliovírusu (PV) typu 2 získaných zo vzoriek odpadových vôd (SS), aby zistili prenos PV v komunitách.

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

pozadia

Prenos PV zasiahol všetky krajiny a Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) ho klasifikovala ako medzinárodnú núdzovú situáciu v oblasti verejného zdravia. Riziko globálneho prepuknutia PV by sa mohlo zvýšiť v krajinách, ktoré používajú inaktivované vakcíny proti detskej obrne, ktoré poskytujú silnú ochranu proti paralytickej obrne, ale majú nižšiu účinnosť ako perorálne vakcíny proti uvoľňovaniu PV a pravdepodobne umožňujú nezistenú cirkuláciu PV na dlhé obdobie.

Autori tejto štúdie už vykonali monitorovanie prostredia PV v Spojenom kráľovstve (Spojené kráľovstvo) od roku 2014. Zistili, že izoláty PV podobné vakcínam možno sporadicky detegovať vo vzorkách odpadových vôd (WW), s najväčšou pravdepodobnosťou dovezených z krajín, ktoré používajú orálne vakcíny proti detskej obrne na očkovanie a vyvolávajú imunitné reakcie.

Autori už v rokoch 2017 až 2021 identifikovali dva, dva a osem izolátov PV podobných vakcínam typu 1, 2 a 3, z ktorých žiadny nebol geneticky príbuzný a všetky mali mutácie bez toho, aby sa v nasledujúcich vzorkách WW zistili akékoľvek súvisiace vírusy, čo naznačuje, že neexistuje žiadny lokálny prenos PV.

O štúdiu

V tejto štúdii výskumníci rozšírili svoju predchádzajúcu analýzu vykonaním analýzy monitorovania životného prostredia na detekciu izolátov PV typu 2 v systémoch odpadových vôd v Londýne.

Ribonukleová kyselina (RNA) bola extrahovaná z SS a podrobená analýze polymerázovej reťazovej reakcie (PCR) s použitím PV enterovírusových primerov a sekvenovaná sekvenovaním celého genómu. SS boli testované pomocou techník odporúčaných WHO, vrátane koncentrácie, izolácie vírusu u myší L20B a buniek rabdomyosarkómu a molekulárnej charakterizácie. Vykonala sa aj DDNS (priama detekcia sekvenovaním nanopórov) a fylogenetické analýzy.

Okrem toho sa na priamu detekciu PV vo vzorkách stolice a rýchle generovanie celogenómových PV sekvencií použil nový protokol sekvenovania nanopórov, aby sa zlepšilo pochopenie ich geografického prenosu a histórie. V upravenom protokole sa použili priméry zamerané na izoláty PV typu 2 na zlepšenie citlivosti detekcie vírusu znížením pozadia sekvencie VP1 kocirkulujúcich druhov enterovírusu C získaných pomocou pôvodného protokolu detekcie.

Postup odberu vzoriek bol vykonaný komplexne, aby sa lokalizovala oblasť, kde by mohlo dôjsť k prenosu PV. Becktonove čističky odpadových vôd boli rozdelené do malých čiastkových povodí. Odber vzoriek sa rozšíril aj na väčšie londýnske čistiarne odpadových vôd mimo Beckton, aby sa preskúmala pravdepodobná prítomnosť PV typu 2 v širších geografických oblastiach.

Výsledky

8. februára 2022 boli vo vzorke odpadovej vody odobranej v rámci prác na čistení odpadových vôd v Londýne Beckton identifikované dva izoláty PV typu 2 podobné vakcíne. Okrem toho boli v 52 SS zozbieraných z Londýna medzi 11. januárom a 4. júlom 2022 identifikované tri a šesť vakcinačných izolátov PV typu 1 a typu 3, z ktorých všetky obsahovali niekoľko mutácií bez genetického vzťahu, s výnimkou rodičovského kmeňa Sabin.

Celkovo 118 geneticky asociovaných izolátov PV geneticky spojených s vakcinačným kmeňom Sabin 2 (so šiestimi bežnými mutáciami vrátane A481G a reverzií miesta VP1-I143V) bolo identifikovaných v 21 (z 52) po sebe idúcich SS získaných v Londýne medzi 8. februárom 2016 a 4. júlom 2016, 12222. 2022, 11 ďalších mutácií v rôznych NT pozície, ktoré zvýšili genetickú diverzitu PV.

Izoláty boli rekombinanty s enterovírusom druhu C s prekrížením na nukleotidovej pozícii (nt) 5139. Zo 118 izolátov 20 spĺňalo kritériá pre PV získaný z vakcíny so zmenami šiestich až desiatich nt v géne kódujúcom kapsidový proteín VP1. 20 izolátov zahŕňalo PV typu 2 odvodené z vakcíny, ktoré pochádzali zo susedných drenážnych oblastí s neprekrývajúcimi sa drenážnymi populáciami, čo naznačuje lokálny prenos PV.

Iba dve vzorky (ENV-22-117 a ENV-22-027) obsahovali izoláty PV s podobnými sekvenciami. Geneticky asociované izoláty PV typu 2 boli detekované vo zvyšujúcich sa koncentráciách v experimentoch s bunkovou kultúrou vykonaných na vzorkách z oblasti London Beckton od 12. apríla 2022.

Identifikované pozitívne miesta odberu vzoriek naznačovali, že PV bola prítomná hlavne v niekoľkých regiónoch v rámci Beckton a niekoľkých mestských častiach vo východnom a severnom Londýne. Zvýšená citlivosť sa pozorovala, keď sa priméry špecifické pre izolát PV typu 2 použili v druhom nested PCR teste. Izoláty PV typu 2 bolo možné detegovať zo vzoriek stolice, ktoré boli v experimentoch na izoláciu vírusu hlásené ako negatívne.

Závery

Celkovo výsledky štúdie ukázali, že monitorovanie životného prostredia umožnilo detekciu dovozu (a šírenia) PV v Londýne v ranom štádiu, čo umožnilo rýchle reakcie verejného zdravia vrátane zvýšeného dohľadu a kampane na inaktivovanú vakcínu proti detskej obrne za jeden až deväť rokov. staré deti. Zdá sa, že vírusy sa vyvíjajú viacerými smermi a pochádzajú zo spoločného zdroja, pričom niekoľko izolátov PV typu 2 z londýnskych odpadových vôd má iba jednu alebo podobné zmeny VP1 nt ako kmeň Sabin-2, čo naznačuje, že genetické asociácie medzi izolátmi neboli založené výlučne na sekvenciách VP1.

Preto môže byť kľúčové spresniť definície vírusových organizmov pochádzajúcich z vakcíny, aby sa zabezpečila rýchla a skorá detekcia udalostí prenosu PC, najmä v krajinách, kde sa detská obrna nevyskytuje už niekoľko rokov.

Referencia:

• 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

.