La genòmica, una eina per al desenvolupament de vacunes contra les infeccions bacterianes

La Dra. Carmen Muñoz-Almagro, coordinadora del grup "Malalties infeccioses i microbioma" de l'IRSJD, és co-senior en un estudi internacional publicat a la revista Lancet Microbe.

Un estudi pioner de vigilància genòmica ha proporcionat la imatge més clara fins al moment de la carrera armamentística entre Streptococcus pneumoniae (bacteri responsable d'algunes pneumònies i meningitis), i les vacunes dissenyades per protegir-nos contra els tipus més dominants. S'ha descobert que una soca anomenada GPSC10 era una amenaça important, a causa de la seva capacitat per a transformar la seva estructura que li permet evadir-se les vacunes, la seva gran virulència i la seva resistència a diferents antibiòtics comuns.

L'estudi, publicat a Lancet Microbe, ha estat co-liderat per l'Institut Wellcome Sanger i el Centre Nacional de Referència per a Pneumococ a França, i l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu. L'estudi s'emmarca dins del projecte Global Pneumococcal Sequencing (GPS).

"Les troballes demostres el valor de la vigilància genòmica per al disseny de vacunes i destaquen el desafiament que plantegen les soques de pneumococ d'alta capacitat d'adaptació, com GPSC10." Comenta la Dra. Carmen Muñoz-Almagro, coordinadora del grup "Malalties infeccioses i microbioma" de l'IRSJD.

Streptococcus pneumoniae, una de les principals causes de mortalitat infantil

Streptococcus pneumoniae, també conegut com a pneumococ, és un patogen bacterià que causa malalties que van des d'infeccions de l'oïda fins a la pneumònia, la septicèmia i la meningitis.

És responsable d'aproximadament 9 milions d'infeccions globals a l'any, sent les persones grans i els infants la població de més risc. Anualment, al voltant de 300.000 infants moren per la infecció d'aquest bacteri, especialment en els països amb ingressos baixos i mitjans.

Des de l'any 2000, s'han desenvolupat una sèrie de vacunes antipneumocòccica conjugades (PCV), dirigides als serotips S. pneumoniae que provoquen la majoria de les malalties en la població infantil. Aquestes vacunes han reduït la prevalença de la malaltia a tot el món.

L'actual vacuna comercialitzada PCV-13 es dirigeix a 13 serotips diferents i s'estan desenvolupant noves vacunes dirigides fins a 25 serotips. Tot i això, hi ha més de 100 serotips diferents i poden afectar infants i adults de diferents maneres. Saber a quin serotip dirigir les vacunes i quin serà l'impacte probable sobre la malaltia i la població pneumocòcciques, és de vital importància en el disseny d'estratègies globals efectives.

A través del treball del projecte GPS des de 2011, s'ha elaborat un mapa dels serotips de S. pneumoniae en circulació que permet identificar tendències en la població bacteriana. En aquest mapa es va observar que el serotip 24F havia anat augmentant al llarg dels anys a Espanya, França, Regne Unit i altres països com el Canadà, Dinamarca, Alemanya, Israel, Itàlia, Japó, Líban i Noruega. Actualment, el serotip 24F és una de les causes més freqüents de malaltia pneumocòccia en infants en diferents països.

El serotip 24F i la prevalença de la malaltia

En aquest nou estudi, els científics de l'Institut Wellcome Sanger van realitzar la seqüenciació del genoma complet de 419 soques de S. Pneumoniae del serotip 24F. Les soques procediren de Catalunya: Laboratori de suport per a la vigilància genòmica de neumococ ubicada a l'Hospital Sant Joan de Déu Barcelona, i de França: Centre Nacional de Referència per a Neumococ (NRCP), Associació Clínica i Terapeutica i Infantile du Val-de-Marme (ACTIV). Per a poder obtenir una imatge més global, es van incloure dades de la base de dades del projecte Global Pneumococcal Sequencing (GPS).

"En un laboratori de microbiologia, la classificació de soques i les proves de resistència als medicaments requereixen molt de temps i recursos. La seqüenciació del genoma complet pot donar-nos perfils de resistència a antibiòtics i serotips, identificar on podrien estar passant brots i rastrejar quines soques provoquen el reemplaçament de serotips". Comenta la Dra. Stephanie Lo, investigadora de l'Institut Wellcome Sanger i primera autora de l'article.

L'anàlisi va mostrar que el serotip 24F estava present en molts països a causa de la propagació de les tres soques: GPSC10, GPSC16 i GPSC206. Una soca en particular, GPSC10, va ser la responsable del ràpid augment de 24F a França i Catalunya uns quatre anys després de la introducció de la vacuna PCV-13. Aquest serotip presentava un alt potencial de malaltia i era resistent a múltiples tractaments amb antibiòtics.

A més, l'equip investigador va observar que la soca GPSC10 expressava 17 serotips diferents i d'aquests només 6 eren reconeguts per les actuals vacunes.

"La soca GPSC10 de Streptococcus pneumoniae és capaç d'expressar una àmplia gamma de serotips i diferents patrons de resistència a fàrmacs, a Catalunya abans de la introducció de la vacuna PCV-13 havia estat circulant expresant el serotip vacunal 19A, mentre que ara circula com a 24F. La vigilància genòmica de pneumococ és la nostra millor eina per avaluar l'impacte de les polítiques vacunals i ens permet detectar l'aparició d'altres serotips que no reconeguin les vacunes" Comenta la Dra. Muñoz-Almagro.

La vigilància genòmica clau per la millora de les vacunes

Fins a cert punt, la carrera evolutiva entre els patògens i els fabricants de vacunes és inevitable. Si una soca mor perquè ha estat atacada per una vacuna, una altra soca pot aparèixer per ocupar el seu lloc. Una soca també pot evolucionar prou perquè les vacunes deixin de ser efectives contra ella. L'important és que els fabricants de vacunes i les organitzacions de salut pública tinguin la millor informació per seguir adaptant-se i, en última instància, salvar vides.

"És emocionant que la vigilància genòmica ara ens permeti tenir un impacte real en la millora de les vacunes pneumocòcciques i, el que és més rellevant, ajudar a reduir el nombre d'infants que morin per aquesta malaltia en els països amb ingressos baixos i mitjans. Tot el consorci de Global Pneumococcal Survery també hauria d'estar orgullós de l'enorme esforç de col·laboració que s'ha realitzat per a generar aquestes dades". Comenta el professor Stephen Bentley, investigador de l'Institut Wellcome Sanger.

Conceptes

Un serotip és un grup de soques que comparteixen característiques biològiques semblants, generalment en la superfície cel·lular. En S. pneumoniae, el serotip és determinat per les propietats de la càpsula que envolten el bacteri, protegint-la de l'atac del sistema immunitari de l'hoste. Les vacunes actuals estan dissenyades per atacar determinats serotips

Article de referència

Stephanie W. Lo and Kate Mellor et al. (2022). Emergence of a multidrug-resistant and virulent Streptococcus pneumoniae lineage mediates serotype replacement after PCV13: an international whole-genome sequencing study. Lancet Microbe. DOI: https://doi.org/