Una nueva forma de mapear la propagación y evolución de patógenos y su respuesta a vacunas y antibióticos proporcionará información clave para ayudar a predecir y prevenir futuros brotes. Este enfoque combina datos del genoma de patógenos con patrones de viajes humanos derivados de datos anonimizados de teléfonos móviles.
Investigadores del Instituto Wellcome Sanger, la Universidad de Witwatersrand y el Instituto Nacional de Enfermedades Infecciosas de Sudáfrica, la Universidad de Cambridge y socios del Proyecto Global de Secuenciación de Neumococos1datos genómicos integrados de casi 7.000 steotococos neumonia (neumococos) muestras recolectadas en Sudáfrica con datos detallados sobre la movilidad humana2. Esto les permitió ver cómo estas bacterias causan neumonía y meningitis.3moverse entre regiones y evolucionar con el tiempo.
Resultados publicados hoy (3 de julio) Naturalezasugiere que la reducción inicial de la resistencia a los antibióticos asociada con la vacuna neumocócica de 2009 puede ser de corta duración, ya que las cepas no objetivo resistentes a antibióticos como la penicilina obtuvieron una ventaja competitiva del 68%.
Esta es la primera vez que los investigadores han podido determinar con precisión la aptitud de diferentes cepas de neumococos: su capacidad para sobrevivir y reproducirse. Esta información podría servir de base para el diseño de vacunas dirigidas a las cepas más dañinas y podría ampliarse a otros patógenos.
Muchas enfermedades infecciosas, como la tuberculosis, el VIH y la COVID-19, existen en múltiples cepas o variantes que circulan al mismo tiempo y, por tanto, son difíciles de estudiar. Neumococo, bacteria que es la principal causa de neumonía, meningitis y sepsis en todo el mundo.4, es un gran ejemplo con más de 100 tipos y 900 cepas genéticas en todo el mundo. Sólo la neumonía mata a unos 740.000 niños menores de cinco años cada año.5lo que la convierte en la principal causa de muerte infecciosa en niños.
La diversidad de neumococos obstaculiza los esfuerzos de control, ya que las vacunas dirigidas a las principales cepas dejan espacio para que otras llenen nichos vacantes. Aún no se comprende bien cómo se propagan estas bacterias, cómo las vacunas afectan su supervivencia y su resistencia a los antibióticos.
En este nuevo estudio, los investigadores analizaron secuencias del genoma de 6.910 muestras de neumococo recolectadas en Sudáfrica entre 2000 y 2014 para rastrear la propagación de diferentes cepas a lo largo del tiempo. Combinaron estos datos con registros anónimos de los patrones de viaje de las personas recopilados por Meta.2.
El equipo desarrolló modelos computacionales que revelaron que se necesitan unos 50 años para que las cepas de neumococo se mezclen completamente en toda la población sudafricana, en gran parte debido a patrones de movimiento humano localizados.
Descubrieron que, aunque la introducción de una vacuna neumocócica contra ciertos tipos de estas bacterias en 2009 redujo el número de casos causados por estas bacterias.6, también provocó que otras cepas de estas bacterias no objetivo obtuvieran una ventaja competitiva del 68 por ciento, aumentando la proporción de ellas que se volvían resistentes a antibióticos como la penicilina. Esto sugiere que la protección asociada a la vacuna contra la resistencia a los antibióticos es de corta duración.
dr. Sofia Bellman, primera autora del estudio, ex estudiante de doctorado en el Instituto Wellcome Sanger y ahora investigadora Schmidt en el Centro de Supercomputación de Barcelona en España, dijo: «Aunque descubrimos que las bacterias neumocócicas normalmente se propagan lentamente, el uso de vacunas y antimicrobianos puede cambiar rápida y significativamente esta dinámica, para comprender y predecir mejor la propagación de patógenos en relación con la resistencia a los medicamentos y la eficacia de las vacunas.
La Dra. Anne von Gottberg, autora del estudio en el Instituto Nacional de Enfermedades Infecciosas de Johannesburgo, Sudáfrica, dijo: «A pesar de los esfuerzos de vacunación, la neumonía sigue siendo una de las principales causas de muerte en niños menores de cinco años en Sudáfrica. Con la vigilancia genómica en curso y estrategias de vacunación adaptativas, para contrarrestar la notable adaptabilidad de estos patógenos, es posible que podamos orientar mejor las intervenciones para limitar la carga de enfermedades».
El profesor Stephen Bentley, autor principal del estudio del Instituto Wellcome Sanger, dijo: «La diversidad de neumococos ha nublado nuestra visión de cómo una cepa particular se propaga de una región a otra. Este enfoque integrado, utilizando genomas bacterianos y datos de viajes humanos, finalmente nos permite superar esta complejidad al revelar rutas de migración ocultas en alta resolución por primera vez, lo que permite a los investigadores predecir dónde podrían estar las próximas nuevas cepas de alto riesgo, colocándonos un paso por delante de posibles brotes.
Notas
- Los socios del proyecto Global Pneumococcal Sequencing se pueden encontrar aquí: https://www.pneumogen.net/gps/
- Los datos de movilidad humana utilizados en este estudio son la base de datos Meta Data for Good que se publicó durante la pandemia de SARS-CoV-2 de 2020. Estos datos se basan en el consentimiento del individuo para compartir su ubicación, y Data for Good garantiza la privacidad individual al evitar la reidentificación en conjuntos de datos agregados.
- Para obtener más información sobre la enfermedad neumocócica, visite: https://www.cdc.gov/pneumococcal/about/index.html
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5666185/
- https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/pneumonia
- Antes de estas vacunas, el 85 por ciento de las cepas de neumococo eran aquellas a las que se dirigían las vacunas. En 2014, había caído al 33,2 por ciento. Estos cambios fueron consistentes en las nueve provincias sudafricanas.
