Projekt inom molekylär smittspårning av zoonoser, Robert Söderlund Forskare, Avd. för mikrobiologi, SVA

Transkript

1 Projekt inom molekylär smittspårning av zoonoser, Robert Söderlund Forskare, Avd. för mikrobiologi, SVA

2 Ny teknik för DNA-sekvensering leder till omvälvning av diagnostik och smittspårning - Billigare att läsa av hela arvsmassan i en bakterie - Tillgängligare verktyg - Metoder från forskningsprojekt blir rutin

3 Varför använda helgenomsekvensering för typning? - Alla bakterier i samma arbetsflöde - Flera sorters data från samma analys, från artbestämning till högupplöst subtypning - Möjlighet att byta data med t.ex. folkhälsomyndigheten, myndigheter i andra länder - Bättre förmåga att skilja närbesläktade bakterier jämfört med t.ex. PFGE

4 Användning av helgenomdata Val av metod beror på bakteriens populationsstruktur och ändamålet - Utbrottsutredning? - Hitta farligare varianter? - Spåra smittkällor under längre perioder? Enkel namngivning Portabla data Hög upplösning Artbestämning (t.ex. 16S) Handfull markörer (MLST) Många markörer (wgmlst) SNP-typning

5 Högupplöst typning av bakteriella zoonoser för smittspårning vid humanfall och utbrott med misstänkt anknytning till djur - Tvåårigt projekt Stödja aktuella utbrottsutredningar och smittspårningsarbete med typningsdata från modern helgenomsekvenseringsteknik - Visa de nya teknikernas tillämpbarhet på ett brett spektrum av sjukdomsagens, styrt av faktiska behov. - Förbättra metodik och bygga upp referensdata för framtida utbrott - Byta data med andra svenska myndigheter som använder helgenomsekvensering

6 Högupplöst typning av bakteriella zoonoser för smittspårning vid humanfall och utbrott med misstänkt anknytning till djur - Nationellt utbrott av harpest hos djur och människor 2015 (samarbete med FOI) - Nationellt utbrott av Campylobacter med misstänkt koppling till svenskproducerad kyckling 2015 (samarbete med FoHM) - Misstänkt zoonotisk smitta av monofasisk Salmonella Typhimurium från kyckling till barn Nationellt utbrott av Salmonella Typhimurium bland vilda fåglar, katter och barn 2016 (samarbete med FoHM) - Utredningar av gårdssmitta och utbrott av EHEC O157:H7 samt O121:H19, samverkan med proj. SJV EHEC-karaktärisering

7 Klad 8 är en extra farlig variant av VTEC O157:H7 - VTEC EHEC är en zoonos som sprids från idisslare och ger människor svåra mag-tarminfektioner - Hemolytiskt uremiskt syndrome (HUS) är en livshotande komplikation som orsakas av vissa EHEC-typer Swedish cattle Patients infected Patients infected Patients with HUS in Sweden abroad

8 Utbrott av EHEC O157:H7 klad 8 i Sverige ) Lokal spridning Skåne/Blekinge sensommar fall, 3 HUS (38%) - Två gårdar kopplade till fall med hjälp av helgenomsekensering - Barn som besökte gård - Barn som lekte i trädgård där gödsel från gård använts - 2) Nationellt, köttfärs fall, 5 HUS (19%) - Smitta kopplad till en gård med hjälp av helgenomsekvensering

9 Utbrott Skåne/Blekinge Analyserat EHEC-bakterier från: Historiska stammar Räkna skillnader i stammarnas DNA:

10 Utbrott Skåne/Blekinge Analyserat EHEC-bakterier från: Historiska stammar Räkna skillnader i stammarnas DNA: -Stammarna från sjuka människor är lika varandra -> riktigt utbrott -Stammarna från djur från misstänkt gård är lika varandra och stammarna från sjuka människor är lika stammarna från djur från misstänkt gård

11 Avstånden blir enklare om man ritar ett träd av dem en karta över avstånden mellan de olika bakteriestammarna

12 Utbrott #2 2016, koppling till Gotland - Misstänkt gård 1 matchar utbrottet - Misstänkt gård 2 matchar inte utbrottet (men är lik) - Äldre metoder hade förmodligen inte kunnat skilja stammarna åt Gård 2 Patient Gård 1

13 Utbrott #2 2016, koppling till Gotland - DNA-analys kan också säga ungefär var en stam kommer från, om det finns stabila lokala varianter (vilket det verkar finnas) - Gotlandsutbrottet orsakades av en stam som är mycket lik de vi hittar på Öland och i Kalmar-området - Ingen klad 8 på Gotland Har smittan på något sätt tagit sig dit från området Öland/Kalmar?

14 Utbrott av Salmonella Typhimurium bland djur och människor Drygt dussin sjuka människor under våren, framförallt barn med MLVA-profiler lika NA Historiskt har dessa profiler knutits till fåglar och katter, återkommande fenomen under våren var ett rekordår för salmonellos hos katter, och för fynd av döda fåglar med salmonella

15 Säsongsbundenhet, alla värdtyper 3 Fåglar, katter, människor har topp i Mars 2,5 2 1,5 Humanfall fortsätter under sommaren 1 0,5 Inga eller få fynd Aug-Jan 0-0,5-1 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

16 Helgenomsekvensering av utbrottsisolat - Inte ett klonalt utbrott; flera källor - Alla tre värdtyperna delar Salmonella-kluster

17 Regionalitet - Matchande sekvenstyper mellan djur och människor inom regioner - Begränsad regionalitet överlag - Jämför med svensk Salmonella Dublin; stabila genotyper i regioner under decennier Northeast: H-O clade 17/28 61% Southwest: H-O clade 1/15 7%

18 Fågeltypen av Salmonella Typhimurium hos människor - Inhemska fall, MLVA-kluster 2-[11-15]-[3-4]-NA-212 (utvalda baserat på variationen hos fåglar och katter) - Mestadels barn och gamla Region RR fågel-stm RR alla Salm. Norrland 1.9** 1.0 Svealand Dalarna 2.7* 1.2 Värmland 2.4* 0.9 Stockholm 0.2** 0.9 Götaland Sverige 1 1 Högre risk i norra Sverige, låg risk I Stockholms län Antal tättingar + sannolikhet att ha utekatt, trädgård? * p<0.05, ** p<0.01

19 Slutsatser - Historiska data och utbrottsdata bekräftar fåglar som sannolik smittkälla för katter och människor - Matchande sekvenstyper, variation mellan årstider och mellan år stämmer överens - Varför så stora utbrott visa år? Sannolikt kombination av fågelpopulationers storlek och deras födotillgång på våren. - Fågel-anpassad Salmonella, humanfall mestadels hos barn och gamla - Sekvensbaserad typing gav mycket bättre data och slutsatser än MLVA

20 KARTLÄGGNING OCH ANALYS AV CAMPYLOBACTER JEJUNI ISOLAT SOM ORSAKAR UTBROTT HOS MÄNNISKA Hanna Skarin

21 BAKGRUND CAMPYLOBACTER I SVERIGE Campylobacter är en vanlig zoonotisk bakterie över hela världen och den finns hos både djur och människor I Sverige har vi en årlig övervakning av campylobacter på kyckling Årstidsvariation med toppar sommartid med avseende på prevalens på kyckling och antalet rapporterade fall på människa Vintrarna rapporterades ovanligt många positiva prover från både kyckling och människa

22 Upplösning Högupplöst typing för campylobacterdiagnostik Högupplöst typning Vi kan se skillnader mellan isolat och avgöra om de är samma stam PFGE, MLST Vilken subgrupp av arten? Vi kan se skillnader mellan isolat och få en uppfattning om de är besläktade PCR Detektion och identifiering av art Morfologi och biochemiska tester campylobacter? Ja/Nej mccda agar

23 BAKGRUND CAMPYLOBACTERINFEKTION: SPORADISKA FALL ELLER UTBROTT Campylobacterinfektioner har historiskt ansetts mestadels vara sporadiska Enstaka mindre utbrott finns dokumenterade, och de har ökat i och med möjligheter med högupplöst typning I ett tidigare projekt har vi undersökt vanligt förekommande ST-typer närmare med högupplöst typning och funnit nära besläktade isolat (kluster), vilket tyder på ouppmärksammade utbrott

24 SYFTET MED PROJEKTET Etablera rutiner för högupplöst typning av campylobacter: jämföra de vanligaste metoderna samt utveckla ett flöde för datahantering gällande sekvenser från campylobacter Använda högupplöst typning för att spåra utbrott i tidigare insamlad data, samt i data genererad inom projektet Projektet var ett samarbete mellan SVA och Folkhälsomyndigheten för att jämföra analysmetoder och för att kunna upptäcka samband mellan isolat av olika ursprung

25 JÄMFÖRELSE ISOLAT INSAMLADE UNDER VINTERTOPPAR Helgenomdata från isolat som samlades in från kyckling och människor under vinterperioden (vintertopp 1) och under november-december 2015 (vintertopp 2) analyserades med högupplöst typning Isolat från båda vintertopparna resulterade i ett fåtal kluster, vilket tyder på en väldigt stark koppling mellan isolat från kyckling och människa. De olika typningsmetoderna resulterade i samma kluster med samma uppsättning isolat.

26 FIGUR FRÅN VINTERTOPP TVÅ (2015) n=60 Källa Människa (n=40) Kyckling (n=50) n=9 ST ST n=7 ST

27 JÄMFÖRELSE ISOLAT INSAMLADE UNDER SOMMAR/TIDIG HÖST Isolat från kyckling (30) och från människa (20) under Aug/Sept 2016 undersöktes med högupplöst typning för att undersöka om klusterformationen liknade den från vintertopparna Skillnader mellan isolat var mycket stor, med endast några få små kluster av isolat från både kyckling och människor. Urvalet var mindre än under vintern, men resultaten tyder på att flera smittkällor har betydelse sommartid Ett av klustren (med isolat från både kyckling och människa) motsvarade ST-257

28 UNDERSÖKNING AV ST-257 Då så stor andel av isolaten som orsakade campylobactinfektion vintern 2015 var av ST-257 och den genotypen återfanns under sommaren 2016 gjorde vi en fördjupad undersökning Använde högupplöst typning och jämförde isolat av ST-257 från människa och kyckling insamlade under vintern 2015, sommar/höst 2016, och utspritt över året 2012 (från ett källattributionsprojekt) Se figur

29 = Kycklingstam, 2016 n=3

30 RESULTAT Jämfört de två vanligaste metoderna för högupplöst typning (SNP-typning och cgmlst) De ställer olika krav på data som används, men utfallet (kluster) blev lika i undersökningarna Ökad effektivitet och kvalitet på analyserna har uppnåtts genom förbättrad datahantering Med hjälp av dessa metoder har vi kunnat koppla ihop isolat i olika undersökningar Under vintertopparna var isolat från människa och kyckling starkt kopplade, medan flera källor troligen är inblandade sommartid En ST-typ identifierades som återkommande orsak till campylobacterinfektion hos människa i Sverige