文摘
我们使用全基因组测序(WGS)来描述传输网络和调查WGS集群调查期间所带来的好处。
我们包括集群例耐多药肺结核(MDR) (TB) /广泛耐药结核病(XDR)与分枝杆菌点缀的重复单位可变串联重复序列(MIRU-VNTR)应变类型或流行病学信息在国家集群B1006,通知在英国在2007年和2013年之间。我们排除在进一步调查情况隔离不同的大于12单核苷酸多态性(snp)。数据收集有关病人的社交网络。
调查和22 WGS 27例,其中8个(36%)被排除在外的隔离不同超过12个snp其他情况下。18例统治到基于基因组和流行病学信息传输网络。证据的传播是不确定在七18例(39%)在WGS后的传输网络和流行病学调查。
耐药结核病集群的这次调查说明了WGS理解传播的机遇和限制在一个设定的移民比例很高的情况下。使用WGS应该结合古典流行病学方法。然而,并不是每个集群将可以解决的,无论基因数据的质量。
文摘
耐多药结核病疫情的调查与WGS有用但也不确定是否发生传播http://ow.ly/Qk7130jPP5C
介绍
耐多药肺结核(MDR) (TB)是全球一个主要公共卫生问题,在欧洲特别高的利率(1]。在英国,耐多药结核病/ rifampicin-resistant结核病例的数量和比例增加了一倍多,从2001年的38例(1.1%)95例(1.8%)在2011年,虽然它已经下降到2016年的63例(1.7%)(2]。英国一项研究发现,2004年到2007年之间的耐多药结核病例,结合流行病学信息从集群调查24-loci分枝杆菌点缀的重复单位可变串联重复序列(MIRU-VNTR)应变打字,估计,多达8.5%的英国耐多药结核病例出现从最近的传输(3]。
2010年1月以来,24-loci MIRU-VNTR应变类型进行了培养阳性结核分枝杆菌复杂的隔离在英国。集群的情况下的应变类型,履行必要的标准,研究了通知公共卫生行动(4]。
以及提供诊断识别能力结核分枝杆菌复杂,确定基因型耐药性,全基因组测序(WGS)可以确定不同菌株之间的遗传相似度和分辨率大于MIRU-VNTR [5- - - - - -8]。WGS主要使用回顾性评估疫情传播网络,包括时间和方向传播,在活跃集群而不是前瞻性调查(9- - - - - -16]。在英国,推出常规结核病诊断的潜在WGS 2016年12月开始,预计将覆盖整个英格兰的2017年底,取代MIRU-VNTR [17]。
2010年,常规集群审查(4)调查了北京菌株的结核病疫情可能(B1006;MIRU-VNTR: 424352332517333456443372)在英国居民。231耐多药结核病例的通知2010年至2012年,62年(27%)集群与至少一个其他耐多药结核病例和14 62年B1006 (23%)。耐多药结核病,这是最大的集群,只是第二次在这个时间段有5个以上的情况下,它被认为是公共卫生的重要性。B1006株占25%的耐多药结核病隔离测试在前苏联(18]。2012年11月,集群的状态调查的事件,要求国家一级事件控制团队召开考虑采取什么行动(4]。这是由于病例数的增加,包括六个广泛耐药结核病(XDR),和怀疑广泛耐药结核的传播发生在英国。作为加强调查的一部分,更详细的流行病学信息收集和WGS从病人进行隔离。
在这里,我们描述了影响WGS集群对正在进行的调查,确定是否更歧视的WGS MIRU-VNTR发现的最初病例数减少,需要进一步的调查,是否更清晰的理解传输链在这个集群可能通过结合流行病学联系确认在WGS调查和数据和WGS是否有助于阐明传播的方向和时机。
方法
结核病例在英国通知加强结核病监测系统(ETS)匹配概率(19实验室结果),包括数据(DST)和MIRU-VNTR药敏测试,从培养阳性分离株。ETS收集人口学、临床、社会风险因素(SRF)和治疗结果数据。国家结核病集群(定义为至少两种情况区别MIRU-VNTR应变类型在多个地区)被确定使用定制的软件和审查每月按照国家指导,与集群调查启动在适当的地方(4]。
耐多药结核病例耐多药/广泛耐药结核病通知在2007年和2013年之间的英国B1006 MIRU-VNTR概要(424352332517333456443372),至少有23个完整的位点,包括,称为“B1006集群案例”。Culture-negative病例的临床诊断治疗结核病和耐多药结核病,集群B1006在流行病学上的关联,被认为是“疑似病例聚集”。耐多药结核病隔离B1006应变的情况下在2010年之前,输入回顾性也包括在内。数据相关的生活方式和社交网络通过问卷调查收集,案例经理完成与他们的病人补充材料)。
两种情况之间的“证实了流行病学关联”被定义为在自愿的名字其他接触,或者情况下共享时间在同一期间设置的一个案例是潜在的传染性。“可能的流行病学关联”的定义,这两种情况下花了时间在相同的设置,但时间是不确定的。“可能的流行病学关联”的定义,2例在同一地理区域共享社会或行为特征(如。药物使用),但一个特定共享设置不能成立。
情况下仍被认为是集群后WGS如果测序12个不同的数据(9)或更少的单核苷酸多态性(snp)从另一个B1006情况下,或者如果他们有流行病学关联WGS聚集情况。几个SNP的否决之前用于结核调查(0 - 5 (11,15)和0 - 9)探索替代阈值来评估如果他们更好的捕捉传输(15]。方法DNA制备、WGS和系统发育分析,请参考补充材料。
结果
总的来说,27例通知在英国在2007年和2013年之间被包含在集群B1006 24 B1006集群的情况下,三人可能的集群情况下(图1)。大多数27(20),除出生,其中14人出生在立陶宛,许多(27日)15日有缓释肥的历史。
一些22病人隔离测序,其中,22的隔离(36%)超过12个SNP不同的集群中的所有其他隔离(SNP差异范围:30 - 179)(图2一个)。没有一个集群中的流行病学联系在一起,他们被排除在进一步考虑。因此与WGS(其余14例图2 b),另有四个没有测序数据(三个没有文化和一种文化不可能再生的)进行临床流行病学联系,导致最后一组18例。
这些18例,13例(72%)有至少一个SRF (即。滥用药物(n = 6),酒精滥用(n = 5),无家可归(n = 5),监禁(n = 9),或以前的结核治疗(n = 4))。11个18例出生在立陶宛,六个在英国和欧洲东南部之一。三是5岁以下儿童(出生在英国,两个立陶宛的父母)。12的18例(66%)被通知2012年8月至2013年8月,包括5个英国出生的病人,暗示可能在英国传播(图3)。15的18例(83%)有肺病,11人(61%)痰涂片阳性。五个肺病例症状至少6个月在开始治疗之前,其中一个为2年(LIT12)症状,而所有五个混乱的生活方式与多个缓释肥。两种情况(LIT13和LIT24)保持文化积极开始治疗后一年多来。
集群中的所有15 culture-confirmed病例隔离与表型耐异烟肼、利福平、乙胺丁醇、链霉素、卡那霉素。有差异的DST吡嗪酰胺、prothionomide ethionomide,莫西沙星和氧氟沙星(图3)。地区和地区的8例C共享相同的DST概要和吡嗪酰胺耐药性;在D区三个案例共享相同的概要文件和吡嗪酰胺是敏感;和四个地区广泛耐药结核病例B有耐莫西沙星和氧氟沙星,三人也耐prothionamide、乙硫异烟胺。
潜在的传输网络
在14例隔离在12个snp,每个基因与6到13人;然而,有明确的子集在每个地理区域(图2 b和2 c)。使用五个SNP阈值提出有三个链接本地暴发(图4一)。阈值增加到9个单核苷酸多态性(图4 b)建议传输可能是更广泛的地区之间、地区地区B和C,并增加12个snp建议传播的阈值可能发生在所有地理区域(图2 c)。结合流行病学信息,DST的概要文件和基因组数据,潜在的传输网络的四个区域中英格兰(图5)。
地区(图5一个99年),第一种情况(点燃)是英国出生,没有肺外结核病和缓释肥。她共享没有独特的特征,或流行病学链接,其他情况下在地区,尽管她隔离在两个和四个单核苷酸多态性与立陶宛的两例。snp的低数量是一致认为最近的传播,但是,鉴于第一例肺外结核,没有支持的流行病学证据以证明她是不太可能的感染源的后续情况,所以不确定是否最近发生传播。有一个已知的两名囚犯之间的流行病学联系,但只有一个WGS结果。三个立陶宛的情况下的分离是由4 - 6个snp都在建筑行业工作,虽然尚不清楚他们是否曾经遇到了彼此。所有情况下有相同的表型DST概要文件。
在地区B (图5 b)有一个可能的两种情况之间的流行病学联系曾一起生活在某种程度上(时间和位置未知)。然而,他们隔离了12个SNP的区别和不同的DST概要文件,直接传输不太可能。所有四个广泛耐药结核病例在这个位置在农业产业工作机构和工作变动频繁。他们三个报道吸食大麻和三个被监禁在立陶宛,尽管在不同的时间。广泛耐药结核病例都曾被治疗结核病,三个在不止一个场合在立陶宛(最初的治疗未知的应变类型和敏感性)。四个广泛耐药结核病例8到12个snp区别他们的隔离和两个不同的抗性特征。没有确认之间的流行病学联系他们可以被识别。证据广泛耐药结核的传播因此不确定的流行病学、微生物和基因数据并不支持相结合。
在区域C (图5 c),第一个四个病例通知是在两个家庭共用一个房子。另一个例子与成年人的工作场所在英国出生的家庭工作和进一步的情况下在同一家医院接受治疗,其他情况下治疗,但没有明确的设置或时机被确认。所有病例与WGS至少五个或更少的snp除了一个情况下,确认传播的流行病学证据。系统树的最简洁的解释建议LIT08可能传播LIT20和LIT21 LIT20可能传播LIT09 (图2一个和2 b)。然而,仔细观察序列的数据显示LIT08更可能是LIT20和LIT09来源,区分这两个序列的变体从LIT08存在少数LIT08等位基因。流行病学LIT09但支持不支持LIT20传输信息的解释变异LIT09可能已经感染了LIT08(孩子的父母)。
在区域D (图5 d),前两个案件通知住接近彼此,无法区分隔离。然而,尽管密集调查,没有共同的设置或证据表明他们知道彼此被确认。一般宣传有关结核病的症状和体征与服务提供者进行弱势群体和当地结核病信息服务提供;然而,没有采取积极发现病例。另外两例家庭接触者的第一和第二例和隔离的家庭接触的第一种情况是无法区分的第一例。没有样本来自其他家庭联系。WGS结果支持传输发生的流行病学数据。传输的方向从流行病学数据推断,但随着零SNP分离株之间的差异,没有额外的信息关于时间或传输的方向可以由WGS结果。
识别流行病学链接和传输设置:WGS的附加值
总共24流行病学病例之间的联系(表1),9(38%)通过常规接触者追踪(七个家庭接触者,一个相对联系和工作接触)和额外的15个流行病学联系MIRU-VNTR集群调查后(一个监狱,一个工作,一个医院,之前两个邻居,一个可能的家庭联系,以及9个可能的工作/药物使用联系人)。链接的两名被确定通过常规接触者追踪和五15链接MIRU-VNTR结果证实了WGS后确定。剩下的10个链接通过MIRU-VNTR调查,确定7他们之间有6到12个snp,因此不清楚,两个已经超过12个snp,从而驳斥了WGS和一个不能为WGS成长吗。两个新的设置,工作场所和医院和公共卫生的行为在工作场所进行,但是没有新的病例。
讨论
大耐多药结核病耐多药/广泛耐药结核病集群被MIRU-VNTR应变类型确定了在英国,使促使集群调查。详细的流行病学和基因组数据分析提供了强有力的证据表明,传播发生在英国。一致认可的局限性MIRU-VNTR北京血统(20.],使用由MIRU-VNTR WGS允许情况下集群之间的歧视和排斥的三分之一的病例的调查。这使得资源集中在调查的情况下,更有可能是相同的传输网络的一部分。
以及提供的证据WGS反驳MIRU-VNTR发现传播,WGS也提供了确定的证据,传输可能会发生在少数情况下已证实或可能流行病学联系。在大多数情况下,WGS数据符合MIRU-VNTR合并后的结果和流行病学调查。比如WGS建议传播可能发生(隔开两个和四个snp其他情况下),然而临床流行病学这似乎难以置信的最早症状出现肺外结核病和没有已知的联系两个后续情况。一个可能的解释可能是未知的中介的存在情况。
同时有传闻数据,发展史表明在结核病疫情传播的方向15),这种分析的重要性也凸显了探索原始序列数据在不同地点。在这个集群的积极调查,以及常规使用的WGS集群中的数据调查,只有种系发生树被用来直接公共卫生行动。只有在事件中,当试图理解为什么树和流行病学数据不一致,我们发现变异等位基因的存在,在中等压力,视为少数等位基因在一个祖先的应变。这个序列的深入的分析数据是一致的流行病学数据和辅助理解的可能方向在这个集群之间的传输情况下,最近被证明了W或et al。(21在其他病原体。然而,添加WGS不便于识别额外的链接或失踪的情况下在此设置确定。
最有效的SNP阈值应用在实践中,最有效地识别结核病传播网络,讨论之前(16- - - - - -18,22]。而我们的研究结果表明,识别大量的单核苷酸多态性之间隔离非常有利于反驳传播,我们发现12个SNP截止最近可能会高估传播。例如,重大的跨区域传播在这个集群看起来不合理的和小SNP分离株之间的差异并不总是导致流行病学链接的识别,也是最近在伦敦的一个大型异烟肼集群所示(22]。尽管距离0 - 2个snp,甚至是0 - 5个snp,通常会显示最近的高概率传播,这种爆发凸显了需要保持注意的例外,尤其是大量的病例发生在移民的疾病可能是由于激活冷淡地获得感染。其他因素也会影响传播的评估通过SNP差异,如临床疾病表现,持续感染,病人细菌负荷,抗生素治疗,耐药性和实际感染剂量的收购,需要构建到任何模型利用SNP数量预测传播事件。
许多病人在这个集群有混乱的生活方式和多个风险因素与延迟诊断和可怜的坚持治疗,煞有介事地导致进一步传播的压力。集群在人口调查大量的危险因素和耐药结核病需要相当的资源。这个集群的生活方式的情况下对结核控制提出了一个挑战,因为它很难收集流行病学信息。事实上,流行病学病例遗传型的人与之间的联系可能没有被确认在这个集群。尽管这些调查可以资源密集型,高危人群的预防结核病的传播,包括耐药结核病,意味着集群调查疾病控制仍然是一个关键的组成部分。
常规集群调查基于MIRU-VNTR最近被缩减了在英国,部分原因在于缺乏证据在其成本效益在预防进一步传播和部分由于缺乏可用的资源(23]。相当大的时间和资源经常被投资不确定额外的流行病学联系,传输设置,或情况。这可能是由于部分MIRU-VNTR无法充分区分集群在一些结核病血统或由于高比例进口结核病例的激活在英国(24]。也发现了类似的其他低发生率设置相关问题特异性MIRU-VNTR [25]。更有针对性的方法解决这个问题,萎靡不振的高风险国家审查MIRU-VNTR集群通过运行一个红旗算法来确定优先级集群(包括集群与耐多药结核病病例),是在英国发展起来的。此外,由于对一些穷人解决MIRU-VNTR结核病血统(20.)和高水平的集群,除出生没有确定患者的流行病学联系,许多集群在英国主要非英国出生的人口被认为代表共同进口压力类型和调查没有优先考虑。从这个分析结果显示传输可能发生在英国的一个子集,这些集群。最近的分析表明WGS成本是由于耐药菌株的并行识别5]。由于WGS预测及其耐药性的能力更大的分辨率,更换MIRU-VNTR应变类型可能具有成本效益。造型·成本(质量调整寿命年)−1获得这一技术将是有用的。
WGS现在常用的结核病诊断途径在英格兰(26]。潜在益处将包括更快的分枝杆菌物种形成的结果,以及预测药敏和亲缘的情况下在一个单一的过程5]。的长期系统地使用WGS也应该支持更好的传播动力学分析在人口水平与MIRU-VNTR英格兰比是可能的,为了监控政策变化对传输的影响(27,28]。推出的WGS正在进行中,临床和公共健康的团队已经开始利用这种新技术,描述了它的好处(在伦敦的一个集群广泛耐药结核)和它的局限性(在伦敦大型isoniazid-resistant集群)22,29日]。
贝叶斯推理方法结合SNP分离株之间的差异信息,时间最近的共同祖先和流行病学数据,可能会有利于帮助理解可能的传输网络和通知公共卫生行动(30.]。如果自动算法可以应用结合WGS数据和流行病学数据,根据高度预测模型,那么集群调查可能被认为是在中等收入的设置以及其他高收入的设置。在资源匮乏的地区,结核病传播可能是更常见的,很少使用了实时集群的调查很大程度上是由于缺乏可用的资源。
引入通用WGS在英格兰无疑将彻底改变抗生素耐药性测试(26]。此外,在这个集群中使用WGS调查提供证据表明,三分之一的情况下确定的基础上MIRU-VNTR类型没有可信的一部分相同的传输网络,从而使我们额外的调查资源集中在一个较小的病例数。WGS也提供了支持证据表明传播发生在少数情况下证实了流行病学联系。尽管WGS数据的粒度明显增加,证据是否某些情况下在这个集群传输链的部分是不确定的,特别是在非英国出生的情况。这些数据表明,使用MIRU-VNTR, WGS结合流行病学调查可能不支持的决心是否最近,因此英国传播发生在所有情况下。本研究强调古典流行病学方法的使用的重要性,很大一部分的流行病学联系我们确认是由于日常接触者追踪。使用单独的基因数据,不管是MIRU-VNTR或WGS可能高估传播导致网络不确定的决心。同时WGS最好被看作是一个工具,指导最优精度进行流行病学调查,未来的研究应该评估WGS用于随后的公共卫生行动的影响,发现以前未被发现的情况下在集群的调查。这可能允许在资源丰富的常规潜在集群的重启调查,设置低发生率接近消除结核病。
补充材料
脚注
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
作者的贡献:抗议Lalor上半叶托马斯和i Abubakar构思和设计研究。表示抗议,Lalor L.F.安德森,J.A.戴维森,n . Ratna c . Mullarkey m .绅士k·福斯特和f . Drobniewski研究收集的数据。T.M.沃克和n Casali进行测序和序列分析研究。抗议Lalor进行分析和写的手稿。t·布朗,j·麦基,a·巴雷特和f . Drobniewski为这项研究提供了隔离。所有作者都参与这一事件,导致分析和评论的设计手稿版本。所有作者都阅读和批准这个手稿的最终版本。伦理批准和同意参与:英国公共卫生部门2012年健康与社会保健法案持有和分析国家对公共卫生监测数据和研究目的。
利益冲突:没有宣布。
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:本研究支持的公共卫生英格兰,还没有收到任何外部资金。f . Drobniewski和n . Casali帝国支持的生物医学研究中心。
- 收到了2017年的11月9日。
- 接受2018年4月26日。
- 版权©2018人队