Wissenschaftler nutzen eine verbesserte Umweltüberwachung zum Nachweis des Poliovirus Typ 2 in Londoner Abwasserproben

In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Die LanzetteForscher untersuchten die molekularen Eigenschaften von Typ-2-Poliovirus-Isolaten (PV), die aus Abwasserproben (SS) gewonnen wurden, um die PV-Übertragung in Gemeinden zu erkennen.

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

Hintergrund

Die PV-Übertragung hat alle Länder betroffen und wurde von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als internationaler Gesundheitsnotstand eingestuft. Das Risiko eines weltweiten PV-Ausbruchs könnte sich in Ländern verschärfen, die inaktivierte Polioimpfstoffe verwenden, die einen robusten Schutz gegen paralytische Polio bieten, aber eine geringere Wirksamkeit als orale Impfstoffe gegen die PV-Ausscheidung haben und wahrscheinlich eine unentdeckte PV-Zirkulation über einen langen Zeitraum ermöglichen.

Die Autoren der vorliegenden Studie haben bereits ab 2014 PV-Umweltüberwachungen im Vereinigten Königreich (UK) durchgeführt. Sie fanden heraus, dass impfstoffähnliche PV-Isolate sporadisch in Abwasserproben (WW) nachgewiesen werden konnten, die höchstwahrscheinlich aus Ländern importiert wurden, die orale Polio-Impfstoffe für Impfungen verwenden und Immunreaktionen hervorrufen.

Die Autoren hatten bereits in den Jahren 2017 bis 2021 zwei, zwei bzw. acht impfstoffähnliche PV-Isolate vom Typ 1, 2 bzw. 3 identifiziert, von denen keines genetisch verwandt war und alle Mutationen aufwiesen, ohne dass verwandte Viren darin nachgewiesen wurden Nachfolgende WW-Proben weisen darauf hin, dass keine lokale PV-Übertragung erfolgt.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie erweiterten die Forscher ihre vorherige Analyse, indem sie eine Umweltüberwachungsanalyse zur Erkennung von PV-Typ-2-Isolaten in Abwassersystemen in London durchführten.

Ribonukleinsäure (RNA) wurde aus SS extrahiert und einer Polymerasekettenreaktionsanalyse (PCR) unter Verwendung von PV-Enterovirus-Primern unterzogen und durch Sequenzierung des gesamten Genoms sequenziert. SS wurden mit von der WHO empfohlenen Techniken getestet, einschließlich Konzentration, Virusisolierung in L20B-Mäusen und Rhabdomyosarkomzellen sowie molekularer Charakterisierung. Außerdem wurden DDNS- (Direktnachweis durch Nanoporensequenzierung) und phylogenetische Analysen durchgeführt.

Darüber hinaus wurde ein neues Nanoporen-Sequenzierungsprotokoll für den direkten PV-Nachweis in Stuhlproben und die schnelle Generierung von PV-Sequenzen im gesamten Genom verwendet, um das Verständnis ihrer geografischen Übertragung und Geschichte zu verbessern. Im modifizierten Protokoll wurden auf PV-Isolate vom Typ 2 gerichtete Primer verwendet, um die Empfindlichkeit des Virusnachweises zu verbessern, indem der VP1-Sequenzhintergrund der mit dem ursprünglichen Nachweisprotokoll erhaltenen co-zirkulierenden C-Enterovirus-Spezies verringert wurde.

Das Probenahmeverfahren wurde umfassend durchgeführt, um die Region zu lokalisieren, in der eine PV-Übertragung auftreten könnte. Die Kläranlagen von Beckton wurden in kleine Untereinzugsgebiete unterteilt. Die Probenahme wurde auch auf größere Londoner Kläranlagen außerhalb von Beckton ausgeweitet, um das wahrscheinliche Vorkommen von Typ-2-PV in größeren geografischen Gebieten zu untersuchen.

Ergebnisse

Am 8. Februar 2022 wurden zwei impfstoffähnliche PV-Isolate des Typs 2 in einer Abwasserprobe identifiziert, die im Rahmen der Abwasseraufbereitungsarbeiten in London Beckton entnommen wurde. Darüber hinaus wurden drei und sechs impfstoffähnliche PV-Isolate des Typs 1 und Typ 3 in 52 aus London entnommenen SS identifiziert zwischen dem 11. Januar und dem 4. Juli 2022, die alle einige wenige Mutationen ohne genetische Verwandtschaft umfassten, mit Ausnahme des Sabin-Elternstamms.

Insgesamt wurden 118 genetisch assoziierte PV-Isolate, die genetisch mit dem Impfstamm Sabin 2 verknüpft sind (mit sechs gleichen Mutationen, einschließlich A481G- und VP1-I143V-Stellenreversionen), in 21 (von 52) aufeinanderfolgenden SS identifiziert, die zwischen dem 8. Februar und 2016 in London gewonnen wurden 4. Juli 2022. Die Isolate erwarben zwischen dem 8. Februar und dem 12. April 2022 11 weitere Mutationen an unterschiedlichen NT-Positionen, was die genetische PV-Diversität erhöhte.

Bei den Isolaten handelte es sich um Rekombinanten mit einem Enterovirus der Spezies C mit einem Crossover an der Nukleotidposition (nt) 5139. Von 118 Isolaten erfüllten 20 die Kriterien für vom Impfstoff abgeleitete PV mit sechs bis zehn nt-Veränderungen im VP1-Kapsidprotein-kodierenden Gen. Zu den 20 Isolaten gehörte aus dem Impfstoff gewonnenes PV Typ 2, das aus benachbarten Abwassergebieten mit nicht überlappenden Entwässerungspopulationen stammte, was auf eine lokale PV-Übertragung hinweist.

Nur zwei Proben (ENV-22-117 und ENV-22-027) umfassten PV-Isolate mit ähnlichen Sequenzen. Genetisch assoziierte PV-Typ-2-Isolate wurden in den Zellkulturexperimenten, die ab dem 12. April 2022 an Proben aus der Region London Beckton durchgeführt wurden, in steigenden Konzentrationen nachgewiesen.

Die identifizierten positiven Probenahmestellen deuteten darauf hin, dass PV hauptsächlich in einigen wenigen Regionen innerhalb von Beckton und mehreren Bezirken im Osten und Norden von London vorhanden war. Bei Verwendung von Typ-2-PV-Isolat-spezifischen Primern im zweiten Nested-PCR-Test wurde eine erhöhte Empfindlichkeit beobachtet. Typ-2-PV-Isolate konnten aus Stuhlproben nachgewiesen werden, die in Virusisolationsexperimenten als negativ gemeldet wurden.

Schlussfolgerungen

Insgesamt zeigten die Studienergebnisse, dass die Umweltüberwachung die Erkennung des PV-Imports (und der Verbreitung) in London in einem frühen Stadium ermöglichte, was schnelle Reaktionen der öffentlichen Gesundheit ermöglichte, einschließlich einer verstärkten Überwachung und einer Kampagne gegen inaktivierte Polio-Impfstoffe in einem bis neun Jahren. alte Kinder. Die Viren scheinen sich in mehreren Richtungen zu entwickeln und stammen aus einer gemeinsamen Quelle, wobei mehrere Londoner Abwasser-PV-Typ-2-Isolate nur eine oder ähnliche VP1-nt-Veränderungen gegenüber dem Sabin-2-Stamm aufweisen, was darauf hindeutet, dass genetische Assoziationen zwischen den Isolaten nicht nur auf VP1 beruhten Sequenzen.

Daher kann es von entscheidender Bedeutung sein, die Definitionen von aus Impfstoffen abgeleiteten Virusorganismen zu verfeinern, um die schnelle und frühe Erkennung von PC-Übertragungsereignissen zu gewährleisten, insbesondere in Ländern, in denen es seit mehreren Jahren keine Polio mehr gibt.

Referenz:

• 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

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