Naukowcy opracowali nowy sposób identyfikacji bardziej zakaźnych wariantów wirusów lub bakterii, które zaczynają rozprzestrzeniać się u ludzi – w tym tych wywołujących grypę, Covid-19, krztusiec i gruźlicę.
W nowym podejściu wykorzystuje się próbki od zakażonych ludzi, aby umożliwić monitorowanie w czasie rzeczywistym patogenów krążących w populacjach ludzkich oraz szybką i automatyczną identyfikację bakterii unikających szczepionek. Może to pomóc w opracowaniu szczepionek skuteczniejszych w zapobieganiu chorobom.
Dzięki temu podejściu można również szybko wykryć pojawiające się warianty oporności na antybiotyki. Może to pomóc w wyborze leczenia osób zakażonych i ograniczyć rozprzestrzenianie się choroby.
Wykorzystuje dane dotyczące sekwencjonowania genetycznego, aby dostarczyć informacji na temat zmian genetycznych leżących u podstaw pojawienia się nowych wariantów. Jest to ważne, aby pomóc zrozumieć, dlaczego różne warianty rozprzestrzeniają się w różny sposób w populacjach ludzkich.
Oprócz ustalonych programów nadzoru nad COVID i grypą istnieje bardzo niewiele systemów monitorowania pojawiających się wariantów chorób zakaźnych. Technika ta stanowi znaczący postęp w stosunku do istniejącego podejścia do tych chorób, w którym grupy ekspertów decydowały, kiedy krążąca bakteria lub wirus zmienił się na tyle, że można go uznać za nowy wariant.
Tworząc „drzewa genealogiczne”, nowe podejście automatycznie identyfikuje nowe warianty na podstawie tego, jak bardzo patogen zmienił się genetycznie i jak łatwo rozprzestrzenia się w populacji ludzkiej, eliminując potrzebę zwoływania w tym celu ekspertów.
Można go stosować do wykrywania szerokiego zakresu wirusów i bakterii, a do wykrycia wariantów krążących w populacji wystarczy niewielka liczba próbek pobranych od zakażonych osób. To sprawia, że jest on szczególnie cenny w przypadku ustawień ubogich w zasoby.
Raport został dziś opublikowany w czasopiśmie Nature.
„Nasza nowa metoda umożliwia zaskakująco szybkie wykazanie, czy w populacjach krążą nowe, zakaźne warianty patogenów, i można ją zastosować w przypadku ogromnej liczby bakterii i wirusów” – powiedziała dr Noémie Lefrancq, pierwsza autorka badania raport, który przeprowadził prace na Wydziale Genetyki Uniwersytetu w Cambridge.
Lefrancq, który obecnie pracuje w ETH Zurich, dodał: „Możemy go nawet wykorzystać, aby zacząć przewidywać, w jaki sposób nowe warianty przejmą kontrolę, co oznacza, że można szybko podjąć decyzje dotyczące sposobu reakcji”.
„Nasza metoda zapewnia całkowicie obiektywny sposób wykrywania nowych szczepów chorobotwórczych bakterii na podstawie analizy ich genetyki i sposobu rozprzestrzeniania się w populacji. Oznacza to, że możemy szybko i skutecznie wykryć pojawienie się nowych, wysoce zaraźliwych szczepów” – powiedział Profesor Julian Parkhill, badacz z Wydziału Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Cambridge, który brał udział w badaniu.
Testowanie techniki
Naukowcy wykorzystali swoją nową technikę do analizy próbek Bordetella pertussis, bakterii wywołującej krztusiec. W wielu krajach występują obecnie najgorsze epidemie krztuśca od 25 lat. Natychmiast zidentyfikowano trzy nowe warianty krążące w populacji, które wcześniej nie zostały wykryte.
„Nowa metoda okazuje się bardzo aktualna w przypadku czynnika wywołującego krztusiec, co wymaga wzmocnionego nadzoru, biorąc pod uwagę jego obecny powrót w wielu krajach i niepokojące pojawienie się linii opornych na środki przeciwdrobnoustrojowe” – powiedział profesor Sylvain Brisse, kierownik Krajowego Centrum Referencyjnego ds. krztuśca w Instytucie Pasteura, który zapewnił zasoby biologiczne i wiedzę specjalistyczną na temat analiz genomicznych i epidemiologii Bordetella pertussis.
W drugim teście przeanalizowali próbki Mycobacterium tuberculosis, bakterii wywołującej gruźlicę. Wykazało, że rozprzestrzeniają się dwa warianty oporne na antybiotyki.
„To podejście szybko pokaże, które warianty patogenu są najbardziej niepokojące pod względem potencjalnego wywoływania choroby. Oznacza to, że szczepionkę można specjalnie skierować przeciwko tym wariantom, aby była jak najbardziej skuteczna” – powiedział profesor Henrik Salje w z Wydziału Genetyki Uniwersytetu w Cambridge, główny autor raportu.
Dodał: „Jeśli zaobserwujemy szybki rozwój wariantu opornego na antybiotyki, moglibyśmy zmienić antybiotyk przepisywany osobom nim zakażonym, aby spróbować ograniczyć rozprzestrzenianie się tego wariantu”.
Naukowcy twierdzą, że ta praca jest ważnym elementem większej układanki dotyczącej reakcji zdrowia publicznego na choroby zakaźne.
Ciągłe zagrożenie
Bakterie i wirusy wywołujące choroby stale ewoluują, aby lepiej i szybciej rozprzestrzeniać się między nami. Podczas pandemii Covid-19 doprowadziło to do pojawienia się nowych szczepów: oryginalny szczep Wuhan szybko się rozprzestrzenił, ale później został wyprzedzony przez inne warianty, w tym Omicron, który wyewoluował z oryginału i lepiej się rozprzestrzeniał. U podstaw tej ewolucji leżą zmiany w składzie genetycznym patogenów.
Patogeny ewoluują poprzez zmiany genetyczne, które ułatwiają ich rozprzestrzenianie się. Naukowcy są szczególnie zaniepokojeni zmianami genetycznymi, które pozwalają patogenom ominąć nasz układ odpornościowy i wywołać choroby pomimo zaszczepienia się przeciwko nim.
„Ta praca ma potencjał, aby stać się integralną częścią systemów nadzoru nad chorobami zakaźnymi na całym świecie, a uzyskane w jej wyniku spostrzeżenia mogą całkowicie zmienić sposób, w jaki reagują rządy” – stwierdził Salje.