Впервые исследователи использовали секвенирование всего генома для определения причины зоонозной инфекции, вызвавшей национальную эпидемию. В исследовании, опубликованном на этой неделе в mBio, журнале открытого доступа Американского общества микробиологии, исследователи описывают использование секвенирования всего генома для определения причины респираторного заболевания, которое несколько лет назад поразило популяцию местных лошадей в Исландии..
"Наше исследование показало, что вы можете использовать секвенирование генома, чтобы отличить эпидемические штаммы от эндемичных", - сказал главный исследователь Эндрю Уоллер, доктор философии, руководитель отдела бактериологии, Animal He alth Trust, Саффолк, Великобритания.
Исландская популяция лошадей географически изолирована от животных, завезенных поселенцами в девятом и десятом веках. Практически ни одна лошадь не была завезена за последнюю тысячу лет. Эта изоляция спасла исландских лошадей от наиболее распространенных заразных болезней лошадей. В 2010 году респираторное заболевание неизвестного происхождения распространилось почти на всю популяцию из 77 000 местных лошадей в Исландии. Заболевание сопровождалось кашлем, выделениями из носа и высокой болезненностью. «Исландия была так обеспокоена причиной этого, что прекратила экспорт лошадей в остальной мир», - сказал доктор Уоллер. «Это оказало большое влияние на их экономику, так как они разводят и продают много лошадей каждый год».
Группа ученых из Университета Рейкьявика провела микробиологические исследования и исключила известные вирусные агенты, но идентифицировала грамположительную бактерию Streptococcus zooepidemicus почти во всех мазках из носа, взятых у кашляющих лошадей и из пораженных тканей единичные летальные случаи. Бактерии обычно выделяют у здоровых лошадей, и многие считают их комменсальными, но, поскольку во время вспышки они были повсеместно распространены, исследователи начали думать, что они могут быть виновниками.
Ученые из Wellcome Trust Sanger Institute выполнили полногеномное секвенирование 305 изолятов S. zooepidemicus: 257 из эпидемии, в том числе от 100 лошадей, двух кошек, одной собаки и трех человек. Они сравнили недавние изоляты с десятью архивными исландскими изолятами S. zooepidemicus от семи лошадей, двух овец и собаки, чтобы получить представление об идентичности исторических изолятов S. zooepidemicus из Исландии, и с 38 изолятами, которые представляли более широкое разнообразие популяции. бактерий за пределами Исландии.
Большинство изолятов S. zooepidemicus, обнаруженных во время эпидемии, относились к четырем различным ветвям. «Выяснилось, что причиной эпидемии может быть ST209», - сказал доктор Уоллер. Эпидемический штамм ST209 также был обнаружен у кошки и образца крови исландской женщины, у которой случился выкидыш.
Сетевой анализ пораженных ферм выявил один общий тренировочный двор в качестве основного центра передачи и продемонстрировал, как новый штамм может быстро распространяться среди восприимчивой популяции, лишенной достаточного перекрестного защитного иммунитета, несмотря на фон сопутствующей колонизации с эндемичные штаммы. Наиболее вероятным путем передачи эпидемического штамма на этом дворе была водяная беговая дорожка, которую лошади использовали ежедневно, не содержащая дезинфицирующих средств и менявшаяся один или два раза в неделю. Это создало идеальные условия для передачи S. zooepidemicus между посещающими лошадьми. Добавление хлора в сочетании с регулярной очисткой и дезинфекцией водных беговых дорожек может свести к минимуму или полностью исключить передачу S. zooepidemicus или других инфекционных агентов этим путем.
Ранее исследователи использовали секвенирование всего генома, чтобы определить, как микробы распространяются в больнице, но эта технология впервые использовалась для отслеживания вспышки зоонозного заболевания.«Это исследование позволило нам определить, какие штаммы обычно присутствовали в исландской популяции лошадей, а какие были эпидемическими штаммами, вызывающими проблему, и это очень новое явление», - сказал д-р Уоллер. «Было здорово иметь возможность показать, что этот конкретный штамм так быстро распространился среди всего населения, и, насколько нам известно, этого не было сделано до использования полногеномного секвенирования».