Полногеномное секвенирование определило причину зоонозной эпидемии
Впервые исследователи использовали полногеномное секвенирование для идентификации причины зоонозной инфекции, вызвавшей общенациональную эпидемию. В исследовании, опубликованном на этой неделе в открытом журнале mBio Американского общества микробиологии, учёные описывают использование полногеномного секвенирования для определения причины респираторного заболевания, охватившего несколько лет назад популяцию местных лошадей в Исландии.
"Наше исследование показало, что с помощью геномного секвенирования можно отличить эпидемические штаммы от эндемичных", — сказал главный исследователь Эндрю Уоллер, доктор философии, глава отдела бактериологии Animal Health Trust, Суффолк, Великобритания.
Популяция исландских лошадей географически изолирована и происходит от животных, завезённых поселенцами в IX и X веках. За последнюю тысячу лет практически не было импорта лошадей. Эта изоляция защитила исландских лошадей от наиболее распространённых заразных болезней лошадей.
В 2010 году респираторное заболевание неизвестного происхождения распространилось почти на всю популяцию из 77 000 местных лошадей в Исландии. Болезнь включала кашель, выделения из носа и высокую заболеваемость.
"Исландия так беспокоилась о причине, что прекратила экспорт лошадей в остальной мир, — сказал доктор Уоллер. — Это оказало большое влияние на их экономику, так как они ежегодно разводят и продают много лошадей".
Команда учёных из Университета Рейкьявика провела микробиологические исследования, исключила известные вирусные агенты, но идентифицировала грамположительную бактерию Streptococcus zooepidemicus почти во всех мазках из носа кашляющих лошадей и в поражённых тканях редких смертельных случаев. Эта бактерия обычно выделяется от здоровых лошадей и широко считается комменсальной, но из-за её повсеместности во время вспышки исследователи начали подозревать её.
Учёные из Wellcome Trust Sanger Institute провели полногеномное секвенирование 305 изолятов S. zooepidemicus: 257 из эпидемии (от 100 лошадей, двух кошек, одной собаки и трёх человек). Их сравнили с десятью архивными исландскими изолятами S. zooepidemicus (от семи лошадей, двух овец и собаки) и с 38 изолятами, представляющими более широкое разнообразие популяции бактерии за пределами Исландии.
Большинство изолятов S. zooepidemicus, выделенных во время эпидемии, попало в четыре различных клады. "ST209 выделялся как вероятный виновник эпидемии", — сказал доктор Уоллер. Эпидемический штамм ST209 также был выделен от кошки и из образца крови исландской женщины, перенёсшей выкидыш.
Сетевой анализ поражённых ферм выявил один общий тренировочный двор как основной центр передачи и показал, как новый штамм может быстро распространяться через восприимчивую популяцию, лишённую достаточного перекрёстного иммунитета, несмотря на фоновую колонизацию эндемичными штаммами.
Наиболее вероятным путём передачи эпидемического штамма на этом дворе была водная беговая дорожка, которую лошади использовали ежедневно. В ней не было дезинфицирующего средства, а вода менялась раз или два в неделю. Это создавало идеальные условия для передачи S. zooepidemicus между посещавшими двор лошадьми. Добавление хлора в сочетании с регулярной очисткой и дезинфекцией водных беговых дорожек может минимизировать или устранить передачу S. zooepidemicus или других инфекционных агентов этим путём.
Ранее исследователи использовали полногеномное секвенирование для определения распространения микробов в больнице, но впервые эта технология была применена для отслеживания вспышки зоонозного заболевания.
"Это исследование позволило нам определить, какие штаммы обычно присутствуют в популяции исландских лошадей, а какой был эпидемическим штаммом, вызывавшим проблему, и это совершенно ново, — сказал доктор Уоллер. — Было здорово показать, что этот конкретный штамм так быстро распространился по всей популяции, и, насколько нам известно, этого раньше не делали с помощью полногеномного секвенирования".