Forskare använder förbättrad miljöövervakning för att upptäcka poliovirus typ 2 i Londons avloppsprover

Forskare använder förbättrad miljöövervakning för att upptäcka poliovirus typ 2 i Londons avloppsprover

I en nyligen publicerad studie publicerad i Lansetten Forskare undersökte de molekylära egenskaperna hos typ 2 poliovirus (PV) isolat erhållna från avloppsvatten (SS) prover för att upptäcka PV överföring i samhällen.

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

bakgrund

PV-överföring har påverkat alla länder och har klassats som en internationell folkhälsokris av Världshälsoorganisationen (WHO). Risken för ett globalt PV-utbrott kan förvärras i länder som använder inaktiverade poliovacciner, som ger ett robust skydd mot paralytisk polio men som har lägre effekt än orala vacciner mot PV-utsöndring och sannolikt tillåter oupptäckt PV-cirkulation under en lång tidsperiod.

Författarna till den här studien har redan genomfört PV-miljöövervakning i Storbritannien (Storbritannien) med start 2014. De fann att vaccinliknande PV-isolat sporadiskt kunde detekteras i avloppsvattenprover (WW) som troligen importeras från länder som använder orala poliovacciner för vaccination och framkallar immunsvar.

Författarna hade redan identifierat två, två och åtta vaccinliknande PV-isolat av typ 1, 2 respektive 3 från 2017 till 2021, varav ingen var genetiskt besläktad och som alla hade mutationer utan att några relaterade virus detekterades i efterföljande WW-prover, vilket tyder på att det inte finns någon lokal PV-överföring.

Om studien

I den aktuella studien utökade forskarna sin tidigare analys genom att genomföra en miljöövervakningsanalys för att upptäcka PV typ 2-isolat i avloppssystem i London.

Ribonukleinsyra (RNA) extraherades från SS och utsattes för analys av polymeraskedjereaktion (PCR) med användning av PV-enterovirusprimrar och sekvenserades genom helgenomsekvensering. SS testades med hjälp av WHO rekommenderade tekniker, inklusive koncentration, virusisolering i L20B-möss och rabdomyosarkomceller och molekylär karakterisering. DDNS (direkt detektion genom nanopore-sekvensering) och fylogenetiska analyser utfördes också.

Dessutom användes ett nytt nanopore-sekvenseringsprotokoll för direkt PV-detektion i avföringsprover och snabb generering av helgenom-PV-sekvenser för att förbättra förståelsen av deras geografiska överföring och historia. I det modifierade protokollet användes primrar riktade mot typ 2 PV-isolat för att förbättra känsligheten för virusdetektion genom att minska VP1-sekvensbakgrunden för de samcirkulerande C enterovirusarterna som erhållits med det ursprungliga detektionsprotokollet.

Provtagningsproceduren utfördes omfattande för att lokalisera den region där PV-överföring kan inträffa. Becktons avloppsverk var uppdelat i små delavrinningsområde. Provtagningen utvidgades också till större avloppsreningsverk i London utanför Beckton för att undersöka den sannolika förekomsten av typ 2 PV i större geografiska områden.

Resultat

Den 8 februari 2022 identifierades två vaccinliknande PV typ 2-isolat i ett avloppsvattenprov som samlats in som en del av avloppsreningsarbetet i London Beckton. Dessutom identifierades tre och sex vaccinliknande PV-isolat av typ 1 och typ 3 i 52 SS insamlade från London mellan 11 januari och 4 juli 2022, som alla inkluderade ett fåtal mutationer utan genetiskt samband, förutom Sabins föräldrastammar.

Totalt 118 genetiskt associerade PV-isolat genetiskt kopplade till Sabin 2-vaccinstammen (med sex vanliga mutationer, inklusive A481G och VP1-I143V platsreversioner) identifierades i 21 (av 52) på varandra följande SS som förvärvades i London mellan 8 februari 2016 och 2024 februari 2016 och 2024 februari. 12, 2022, 11 ytterligare mutationer vid olika NT positioner, vilket ökade PV genetisk mångfald.

Isolaten var rekombinanta med ett art C enterovirus med en korsning vid nukleotidposition (nt) 5139. Av 118 isolat uppfyllde 20 kriterierna för vaccinhärledd PV med sex till tio nt förändringar i den VP1-kapsidproteinkodande genen. De 20 isolaten inkluderade vaccinhärledd PV Typ 2, som härrörde från angränsande dräneringsområden med icke-överlappande dräneringspopulationer, vilket tyder på lokal PV-överföring.

Endast två prover (ENV-22-117 och ENV-22-027) inkluderade PV-isolat med liknande sekvenser. Genetiskt associerade PV typ 2-isolat detekterades i ökande koncentrationer i cellodlingsexperiment utförda på prover från London Beckton-regionen från den 12 april 2022.

De positiva provtagningsställena som identifierades tydde på att PV huvudsakligen förekom i ett fåtal regioner inom Beckton och flera stadsdelar i östra och norra London. Ökad känslighet observerades när typ 2 PV-isolatspecifika primrar användes i den andra kapslade PCR-analysen. Typ 2 PV-isolat kunde detekteras från avföringsprover som rapporterades negativa i virusisoleringsexperiment.

Slutsatser

Sammantaget visade studieresultat att miljöövervakning möjliggjorde upptäckt av PV-import (och spridning) i London i ett tidigt skede, vilket möjliggjorde snabba folkhälsosvar, inklusive ökad övervakning och en inaktiverad poliovaccinkampanj på ett till nio år. gamla barn. Virusen verkar utvecklas i flera riktningar och härröra från en gemensam källa, med flera London avloppsvatten PV typ 2 isolat som endast har en eller liknande VP1 nt förändringar av Sabin-2 stammen, vilket tyder på att genetiska associationer mellan isolaten inte enbart baserades på VP1 sekvenser.

Därför kan det vara avgörande att förfina definitionerna av vaccin-härledda virusorganismer för att säkerställa snabb och tidig upptäckt av PC-överföringshändelser, särskilt i länder där polio inte har förekommit på flera år.

Hänvisning:

• 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

.