Сочетание вирусной геномики и данных общественного здравоохранения выявило новые подробности о вспышках эпидемического паротита

В 2016 и 2017 годах всплеск случаев эпидемического паротита в университетах Бостонской области побудил исследователей изучать передачу вируса эпидемического паротита с использованием геномных данных в сотрудничестве с Департаментом здравоохранения штата Массачусетс и службами здравоохранения местных университетов. Поскольку вспышки разворачивались, команды анализировали геномы вируса эпидемического паротита, собранные у пациентов, выявляя новые связи между случаями, которые впервые оказались несвязанными, и другими деталями о том, как распространяется болезнь, которые не были очевидны из эпидемиологического расследования.

Во время вспышек команды поделились своими данными о последовательности и результатах в режиме реального времени, как друг с другом, так и с более широким научным сообществом, и теперь сообщают о своих выводах в PLOS Биология,

Анализ вирусных геномов в результате вспышки может показать, как вирус развивается и передается — данные, которые могут помочь чиновникам здравоохранения замедлить и остановить распространение болезней.

«Геномные данные высокого разрешения о вирусе, собранные из образцов пациентов, позволяют нам реконструировать части вспышки, которые на первый взгляд не очевидны», — сказал со-старший автор Пардис Сабети, член института в Институте Брод, профессор Гарвардского университета. Университет и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. «Чем лучше мы понимаем цепочки передачи в подобных ситуациях, тем лучше мы можем информировать усилия по борьбе со вспышками и разрабатывать стратегии для их прогнозирования и прекращения в будущем».

В Массачусетсе типичная частота эпидемического паротита составляет менее 10 случаев в год, однако в 2016 году было зарегистрировано более 250 случаев, а в 2017 году — более 170, несмотря на высокий уровень вакцинации. Многие случаи были из 18 колледжей и университетов штата, в том числе Гарвардского университета, Университета Массачусетса в Амхерсте и Бостонского университета (эти три университета соответствовали определенным критериям для обеспечения защиты конфиденциальности пациентов в этом исследовании и согласились быть названными в документе) , Другие вспышки вспыхнули в другом месте в Бостоне и по всей стране в то же время.

Эти примеры случаев ставят вопросы о том, сколько вируса циркулирует в штатах Массачусетс и США. Чтобы узнать больше, исследовательские группы объединили традиционные эпидемиологические данные с анализом последовательностей целого генома вируса эпидемического паротита от 201 инфицированного человека, сосредоточив внимание главным образом на сообществах Массачусетского университета.

Свинка проницательность

Вирусные геномные данные выявили детали вспышек в районе Бостона, которые нельзя было восстановить, полагаясь исключительно на более традиционные подходы. Например, исследователи обнаружили четкую связь между случаями в Гарварде и вспышкой в ​​Восточном Бостоне, которые были классифицированы как отдельные вспышки в ходе первоначального расследования общественного здравоохранения.

Представители общественного здравоохранения сначала подумали, что случаи в этих двух общинах не связаны между собой, основываясь на нескольких фактах: эпидемиологические данные, разная демографическая структура двух групп населения (пожилые люди без очевидной связи с университетом по сравнению с преимущественно студентами колледжа) и длительная разрыв между очевидным окончанием вспышки в Гарварде и случаями в местном сообществе.

Тем не менее, геномные данные показали, что вирусы эпидемического паротита в случаях в Восточном Бостоне были генетически сходны с таковыми в образцах вируса Гарварда. Этот вывод позволил командам определить контакты и каналы связи между университетом и широким сообществом.

«Несмотря на то, что две вспышки происходили в разных местах и ​​в разное время, мы смогли показать связи между этими вспышками, которые были оперативно информативными», — объяснил старший соавтор Бронвин Макиннис, заместитель директора по малярии и вирусной геномике в Инфекционной болезни и Программа по микробиомам и со-лидер Глобальной инициативы в области здравоохранения в Броуде. «Бригады общественного здравоохранения могут определить, что они занимаются одной проблемой, а не двумя».

Понимание таких маршрутов передачи может помочь при реагировании на вспышку, например, путем определения того, следует ли сосредоточить усилия на контроле передачи в пределах одного сообщества или между различными.

«Секвенирование целых геномов образцов пациентов помогает нам реконструировать прогрессирование вспышки», — говорит соавтор Ширли Уолл, в прошлом аспирант Гарварда в лаборатории Сабети, а ныне аспирант в университете Джона Хопкинса. «Традиционные усилия по эпиднадзору за вспышками могут помочь определить возможные источники инфекции, но секвенирование всего генома может подтвердить эти связи и даже предложить новые, неизученные связи».

Группа подчеркнула, что это исследование стало возможным благодаря тесному партнерству с Массачусетским департаментом здравоохранения и командами служб здравоохранения в нескольких университетах. «Я горжусь тем, что являюсь частью сообщества высшего образования штата Массачусетс», — добавил Сабети. «Они работали вместе и продемонстрировали необходимость прозрачности в реагировании на вспышку. Это не история эпидемического паротита в этих университетах, а выдающихся отчетов о эпидемическом паротите».

Мутирующий паротит?

Другой вопрос, представляющий особый интерес для местных групп, заключался в том, могла ли новая вспышка в вирусе эпидемического паротита — например, такая, которая позволяет ему уклониться от иммунной системы у привитого человека — вызвать вспышку. Из инфицированных 65 процентов получили две рекомендуемые дозы вакцины MMR. Однако, учитывая имеющиеся данные, исследователи не нашли доказательств того, что генетические варианты, возникшие именно во время этой вспышки, способствовали распространению заболевания. Этот вывод свидетельствует о том, что в районе Бостона вирус не эволюционировал в тот, который мог бы избежать иммунитета, вызванного вакцинацией.

В дополнение к результатам, связанным со вспышками в Бостонской области, более широкий географический анализ исследования показал, что вирус эпидемического паротита циркулирует непрерывно с низкой скоростью по США, и лишь в редких случаях проявляется в заметных вспышках, как в 2016 и 2017 годах.

«Все эти усилия продемонстрировали ценность генетических данных для эпидемиологического реагирования на здоровье и обмена данными между сотрудничающими командами», — сказал Сабети. «Одна из наших целей состоит в том, чтобы создать этот потенциал во многих регионах мира, чтобы должностные лица общественного здравоохранения могли быстро мобилизоваться и проводить такой анализ в любое время».