Centrum epidemiologie a mikrobiologie Státního zdravotního ústavu (SZÚ) v Praze ve spolupráci s realizačním týmem projektu HERA2CZ (Genomická surveillance vybraných infekčních nemocí v České republice) uspořádalo 5. března 2025 konferenci s názvem Výsledky projektu HERA2CZ a Konzultační den Centra epidemiologie a mikrobiologie (CEM).
Nejmodernější metodou v molekulární biologii využívanou pro kompletní popis genetické informace daného mikroorganismu je celogenomové sekvenování (WGS). Srovnání výstupů na národní i mezinárodní úrovni umožňuje včasné pochopení pandemického potenciálu nákazy daného proměnlivostí genomu, způsobu šíření i účinnosti dostupných preventivních opatření nebo specifických metod léčby.
Přednášky pokryly širokou aplikaci metod WGS v rámci SZÚ: Molekulární surveillance respiračních virů (WP2, CORINFES); Charakterizace salmonel a Shiga toxin-produkujících E. coli (WP3, BACFOOD); Analýza bakteriálních vzdušných nákaz (WP4, VACPREV) či Přínos sekvenace enterobakterií produkujících transferabilní karbapenemázy (WP5, ATBRES). Z jednotlivých sdělení vybíráme následující informace.
NRL pro chřipku a nechřipková respirační virová onemocnění (WP2)
Sekvenování celého genomu umožňuje detailní analýzu vybraných respiračních virů, jako jsou chřipkové viry A/B, SARS-CoV-2, RSV či MPXV (virus opičích neštovic). Zatímco chřipka A a koronaviry mají pandemický potenciál vinou proměnlivosti genomu a způsobu šíření, MPXV, původně stabilní DNA virus, se stal vysoce variabilním v nedávné době. Díky přístrojovému vybavení pořízenému v rámci projektu HERA2CZ byla zvýšena sekvenační kapacita Národní referenční laboratoře (NRL) pro chřipku a nechřipková respirační virová onemocnění. Byl také vyvinut algoritmus pro reprezentativní výběr vzorků pro sekvenaci dle epidemiologických parametrů nebo cíleného výběru na základě klinické závažnosti, neobvyklých klinických projevů, selhání vakcinace, reinfekce apod. Dále byla vytvořena webová aplikace pro efektivnější sledování zahrnující i sentinelovou surveillance a zjednodušení hlášení pozitivních detekcí respiračních virů. Tyto kroky vedly ke zkvalitnění surveillance chřipky a respiračních nemocí v ČR.
NRL pro salmonely a NRL pro E. coli a shigely (WP3)
Sekvenování celého genomu umožňuje přesný popis genetické příbuznosti bakteriálních izolátů Salmonella spp. a shiga toxin-produkujících Escherichia coli pocházejících z potravin, zvířat, krmiv či jiného souvisejícího prostředí. Tyto bakterie jsou významnými původci alimentárních nákaz, a mohou vyvolat epidemie průjmových onemocnění. Díky WGS lze efektivně zjistit zdroje infekce a včas reagovat na probíhající epidemie. Výsledky sekvenací jsou sdíleny prostřednictvím on-line portálu EpiPulse. Data sdílená v mezinárodních databázích umožňují nejen rychlé odhalování vnitrostátních i přeshraničních hrozeb, ale také identifikaci klastrů případů onemocnění a identifikaci multirezistentních kmenů, které mohou přetrvávat 10–15 let. Metoda WGS se ukázala jako klíčový nástroj při identifikaci zdrojů a cest přenosu během epidemií v letech 2022 (S. typhimurium), 2023 (S. strathcona) a 2024 (S. umbilo).
Vedle salmonel představuje vážnou hrozbu i shiga toxin-produkující E. coli (STEC), nejzávažnější skupina střevně patogenních E. coli. Infekce těmito bakteriemi může způsobit nejen průjmová onemocnění a hemoragickou kolitidu, ale v 10 % případů také hemolyticko-uremický syndrom, který postihuje především děti do 5 let. Shiga toxiny produkované STEC se vstřebávají do krevního oběhu a poškozují glomerulární kapiláry, což může vést k akutnímu selhání ledvin. Dlouhodobé následky, jako jsou proteinurie, hypertenze či chronické renální selhání, se mohou objevit až u 30 % pacientů a v některých případech vyžadují celoživotní dialýzu nebo transplantaci ledvin. V České republice zatím nebyla detekována žádná epidemie STEC, přesto je jejich surveillance nezbytná pro včasnou identifikaci potenciálních ohnisek nákazy.
NRL pro streptokokové nákazy, NRLpro hemofilové nákazy, NRL pro meningokokové nákazy, NRL pro pertusi a difterii (WP4)
Ačkoliv jsou tyto bakteriální vzdušné nákazy preventabilní očkováním, jejich výskyt v posledních letech narůstá a nelze na ně rozhodně zapomínat, stejně tak důležité jsou detekované antibioticky rezistentních kmeny. V případě B. pertussis byl v loňském roce zaznamenán enormní nárůst identifikovaných nákaz. Pro porovnání genetické diverzity epidemických izolátů B. pertussis z epidemického roku 2024 byly využity dříve osekvenované české izoláty B. pertussis z let 2019, 2020 a 2023. Fylogenetická analýza prokázala, že izoláty formují dvě geneticky odlišné subpopulace, což je velmi důležitá informace pro strategii prevence a kontroly tohoto onemocnění.
Podobně analýza meningokokových nákaz prokázala, že v průběhu covidového období (2020–2022) došlo nejen ke snížení výskytu invazivních meningokokových onemocnění díky opatření proti covid-19, ale také ke změně populace meningokoků kolujících v ČR. V rámci projektu HERA2CZ bylo také zkoumáno teoretické pokrytí Neisseria meningitidis séroskupiny B (MenB) dostupnými vakcínami. U obou dostupných MenB vakcín byl zaznamenán sestupný trend účinnosti podle MENDEVAR indexu, nicméně pokrytí, které vakcíny poskytují, je stále dostatečné a je třeba je využívat v co největší míře.
U Streptococcus pneumoniae je sérotypizace velmi rozsáhlá a i přes kvalitní diagnostiku může být u některých sérotypů problematická a nepřesná, právě v těchto případech (např. 15B/C) je spolehlivější celogenomová sekvenace. Typizace na podkladu WGS pomocí GPSC Pipeline (Global Pneumococcal Sequencing Cluster) je důležitá pro identifikaci izolátů s antibiotickou rezistencí, různými faktory virulence či identifikaci izolátů mající sklon k tzv. serotype replacementu. Zjišťovaná přítomnost genů pro Pilus-1 a Pilus-2 (faktory virulence), se mezi jednotlivými skupinami izolátů liší, což může ovlivnit jejich patogenitu. Výsledky WGS analýzy podtrhují význam moderních metod pro epidemiologii ale také důležité informace pro správné nastavení vakcinační strategie.
V rámci projektu HERA2CZ byly také sekvenovány izoláty Haemophilus influenzae, z nichž část byla použita k fylogenetické analýze spolu s daty evropských izolátů z databáze PubMLST. Fylogenetická analýza prokázala, že zapouzdřené izoláty H. influenzae tvoří samostatné, vysoce homogenní linie, které nejsou příbuzné k neopouzdřeným izolátům ani k sobě navzájem. Tento fakt může mít vliv na účinnost diagnostických metod a včasnou detekci onemocnění.
NRL pro antibiotika (WP5)
Metoda sekvenování celého genomu byla v Národní referenční laboratoři pro antibiotika zavedena v rámci zlepšení sledování antibiotické rezistence. Cílem je získat srovnatelná a relevantní data o vývoji rezistentních bakteriálních patogenů nejen v ČR, ale i v rámci EU. Světová zdravotnická organizace (WHO) v roce 2024 aktualizovala seznam prioritních bakteriálních patogenů podle úrovně rizika – od kritické po střední prioritu. Mezi 24 uvedenými patogeny vynikají zejména gramnegativní bakterie rezistentní vůči antibiotikům poslední volby, multirezistentní tuberkulóza a další bakterie, jako jsou salmonely, shigely, Neisseria gonorrhoeae, Pseudomonas aeruginosa a Staphylococcus aureus. Tento seznam zdůrazňuje rostoucí problém antibiotické rezistence jako celosvětového problému a potřebu nových léčebných strategií. Kritickým problémem jsou enterobakterie produkující karbapenemázy, jako Klebsiella pneumoniae a Escherichia coli. Tyto bakterie způsobují závažné infekce, včetně urogenitálních, pneumonií a sepse. Karbapenemy jsou často antibiotiky poslední volby, avšak jejich účinnost je ohrožena šířením enzymů karbapenemáz, které tyto léky inaktivují.
V Evropě narůstá podíl enterobakterií rezistentních vůči karbapenemům, přičemž v ČR od roku 2021 dramaticky vzrostl výskyt kmenů produkujících karbapenemázy. Došlo také ke změně typu dominantních enzymů, především ve prospěch metalobetalaktamázy typu NDM, která umožňuje bakteriím deaktivovat téměř všechna betalaktamová antibiotika. Tato situace podtrhuje naléhavost monitorování rezistence a hledání nových možností léčby a prevence.
S využitím podkladů szu.cz
