В новом исследовании, проведенном учеными из Гарвардской школы общественного здравоохранения (HSPH) и Института Сэнгера Wellcome Trust в Великобритании, впервые была использована технология секвенирования генома для отслеживания изменений в бактериальной популяции после внедрения вакцины. В исследовании показано, как изменилась популяция пневмококковых бактерий после введения конъюгированной полисахаридной вакцины Prevnar, которая существенно снизила заболеваемость пневмококками в США.S. Работа демонстрирует, что технология может быть использована в будущем для мониторинга эффективности вакцинации или использования антибиотиков против различных видов бактериальных патогенов, а также для характеристики новых и возникающих угроз.
Исследование опубликовано в Интернете 5 мая 2013 г. в журнале Nature Genetics.
"Это дает беспрецедентное представление о бактериях, которые живут и передаются среди нас," сказал соавтор Уильям Хэнедж, доцент эпидемиологии HSPH. "Мы можем охарактеризовать эти ошибки с почти невообразимой степенью детализации и тем самым лучше понять, что помогает им выжить даже при наличии эффективной вакцины."
Пневмококковое заболевание вызывается бактериями Streptococcus pneumoniae, которые присутствуют в носу и горле многих людей и передаются при кашле, чихании или другом контакте с респираторными выделениями. Обстоятельства, из-за которых он становится патогенным, до конца не изучены. Уровень пневмококковой инфекции – инфекции, которая может привести к пневмонии, менингиту и другим заболеваниям – снизился среди детей раннего возраста после введения вакцины в 2000 году. Однако количество штаммов бактерий, на которые не нацелена вакцина, быстро увеличивалось, и, по-видимому, растет устойчивость к лекарствам.
Исследование, проведенное соавторами HSPH Hanage; Марк Липсич, профессор эпидемиологии; и Стивен Бентли, старший научный сотрудник Института Сэнгера Wellcome Trust, стремились лучше понять реакцию бактериальной популяции на вакцинацию. Полное секвенирование генома, которое раскрывает код ДНК каждого бактериального штамма с беспрецедентной степенью детализации, было использовано для изучения образца из 616 пневмококков, собранных в общинах Массачусетса с 2001 по 2007 год.
Это исследование подтвердило, что части бактериальной популяции, на которые нацелена вакцина, почти исчезли, и, что удивительно, показало, что они были заменены ранее существовавшими редкими типами бактерий. Генетический состав новой популяции очень похож на исходную, за исключением нескольких генов, на которые непосредственно повлияла вакцина. Это небольшое генетическое изменение, по-видимому, является причиной значительного снижения заболеваемости пневмококковой инфекцией.
"Широкое использование полногеномного секвенирования позволит лучше наблюдать за популяциями бактерий – даже за генетически разнообразными – и улучшить понимание их эволюции," сказал Липсич. "В этом исследовании мы даже смогли увидеть, как быстро эти бактерии передаются между разными регионами Массачусетса, и идентифицировать гены, связанные с бактериями, у детей разного возраста."
"В будущем мы сможем отслеживать эволюционные изменения в режиме реального времени. Если мы сможем более быстро и точно отслеживать появление болезнетворных бактерий, мы сможем более целенаправленно принимать меры для ограничения бремени болезней," сказал Бентли.