Gli agenti patogeni che si adattano all'ospite umano e all'immunità indotta dalle vaccinazioni possono seguire percorsi evolutivi paralleli. Bordetella parapertussis (Bpp) contribuisce in modo significativo al peso della pertosse, condivide gli antigeni del vaccino con Bordetella pertussis (Bp) ed entrambi i patogeni sono filogeneticamente correlati e concorrenti ecologici. I geni codificanti per l'antigene del vaccino della Bp hanno accumulato variazioni, comprese le interruzioni della pertactina, dopo l'introduzione dei vaccini acellulari negli anni Novanta. Il nostro obiettivo è stato quello di valutare i parallelismi evolutivi nella Bpp, anche se i vaccini contro la pertosse sono stati progettati contro la Bp.

Abbiamo studiato l'evoluzione temporale dei sublineages di Bpp, sequenziando 242 isolati di Bpp raccolti in Francia, Stati Uniti e Spagna tra il 1937 e il 2019, che abbracciano le epoche pre-vaccinali e i due vaccini.

Abbiamo stimato il tasso evolutivo di Bpp a 2,12×10-7 sostituzioni per sito-anno-1, con un antenato comune più recente di tutti gli isolati sequenziati intorno all'anno 1877, e abbiamo scoperto che la carenza di pertactina in Bpp è stata determinata da 18 mutazioni dirompenti, tra cui la delezione prn:ΔG-1895 stimata intorno al 1998 e osservata nel 73,8% (149/202) degli isolati successivi al 2007. Inoltre, abbiamo rilevato due mutazioni nella regione intergenica bvgA-fhaB (che controlla l'espressione del regolatore trascrizionale BvgA e dell'emoagglutinina filamentosa), che si sono fissate all'inizio del 1900.

I nostri risultati suggeriscono un adattamento precoce di Bpp all'uomo attraverso la modulazione del regolatore bvgAS e un rapido adattamento attraverso la perdita dell'espressione della pertactina, che rappresenta un parallelismo evolutivo tardivo in concomitanza con la vaccinazione acellulare contro la pertosse.

IMPORTANZA - La vaccinazione contro la Bordetella pertussis (Bp) ha fortemente influenzato la recente evoluzione di questo principale agente della pertosse. Non è stato descritto in dettaglio se ciò possa aver influito anche su Bordetella parapertussis (Bpp), che è geneticamente ed ecologicamente molto simile a Bp. I nostri risultati mostrano sorprendenti parallelismi evolutivi tra Bpp e Bp, compresi i primi cambiamenti in una regione regolatoria critica, e una forte evidenza di adattamento all'immunità di popolazione guidata dai vaccini, anche se i vaccini contro la pertosse non sono stati progettati esplicitamente contro Bpp. La rapida perdita di pertactina a livello di popolazione nei Paesi in cui si utilizzano vaccini contro la pertosse acellulare può anche ridurre la protezione mediante vaccinazione contro Bpp, il secondo agente della pertosse.