Новое понимание вспышек E. coli в Европе в 2011 году благодаря полногеномному секвенированию
Используя полногеномное секвенирование, команда под руководством исследователей из Гарвардской школы общественного здравоохранения (HSPH) и Broad Institute проследила путь вспышки E. coli, которая летом 2011 года в Германии поразила тысячи человек, убила более 50 и вызвала меньшую вспышку во Франции. Это одно из первых применений секвенирования генома для изучения динамики пищевой вспышки, и оно предоставляет дополнительные доказательства того, что геномные инструменты можно использовать для расследования будущих вспышек.
Исследование, проведенное в сотрудничестве с группами из Института Пастера во Франции, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris и Statens Serum Institut в Дании, опубликовано 6 февраля 2012 года в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Геном как детектив: «Геном содержит запись эволюционной истории штамма, поэтому, глядя на различия между геномами нескольких бактерий из вспышки, мы можем получить действительно полезные подсказки о том, что произошло. Таким образом, отслеживание вспышек похоже на детективную работу», — сказал ведущий автор Йонатан Град.
Мощь новых методов: «Эта работа является свидетельством силы секвенирования и анализа генома, чтобы пролить свет на механизмы, движущие вспышками болезней. Мы можем видеть то, что раньше просто не могли видеть», — сказала соавтор Дебора Ханг.
Характеристики вспышек:
- Германия: Штамм E. coli O104:H4 вызвал около 4000 случаев кровавой диареи, 850 случаев гемолитико-уремического синдрома (ГУС) и более 50 смертей. Источник — проростки с органической фермы.
- Франция: 15 случаев кровавой диареи, у 9 перешедшей в ГУС. Источник — проростки, подававшиеся в детском центре.
- Традиционная эпидемиология проследила обе вспышки до партии семян из Египта, прибывшей в Германию в декабре 2009 года.
Ключевые геномные открытия:
Исследователи проанализировали изоляты E. coli из обеих вспышек. Стандартный анализ показывал, что штаммы идентичны. Однако полногеномное секвенирование выявило небольшие, но измеримые различия:
- Все штаммы, связанные с крупной немецкой вспышкой, оказались почти идентичными.
- Штаммы из Франции показали большее разнообразие.
- Немецкие изоляты, по-видимому, были подмножеством разнообразия, наблюдавшегося во французских изолятах.
Интерпретация результатов:
- Малое разнообразие в Германии предполагает, что вспышка прошла через «бутылочное горлышко» — событие, резко сократившее популяцию бактерий (например, процедуры дезинфекции или прохождение через одного инфицированного человека).
- Альтернативная гипотеза — неравномерное распределение разнообразия в исходной партии зараженных семян.
Вывод: По мере снижения стоимости геномного секвенирования эти инструменты в сочетании с традиционными методами позволят глубже понять возникновение и распространение инфекционных болезней и помогут направлять профилактические меры общественного здравоохранения в будущем.