Piccole mutazioni nella Bordetella pertussis sono associate a un'azione selettiva di spazzamento

La Bordetella pertussis è l'agente causale della pertosse, una malattia altamente contagiosa del tratto respiratorio umano. Nonostante l'elevata copertura vaccinale, la pertosse è ricomparsa ed è diventata una delle malattie prevenibili da vaccino più diffuse nei Paesi sviluppati. Abbiamo proposto che sia il calo dell'immunità sia l'adattamento del patogeno abbiano contribuito alla persistenza e alla ricomparsa della pertosse. Sono state riscontrate variazioni alleliche nei geni associati alla virulenza che codificano per la subunità A della tossina della pertosse (ptxA), la pertactina (prn), le fimbrie del sierotipo 2 (fim2), le fimbrie del sierotipo 3 (fim3) e il promotore della tossina della pertosse (ptxP). In questo studio abbiamo analizzato come oltre 60 anni di vaccinazione abbiano influenzato la popolazione olandese di B. pertussis, combinando dati di filogenesi, genomica e tendenze temporali nelle frequenze dei ceppi. La nostra attenzione si è concentrata principalmente sui geni ptxA, prn, fim3 e ptxP. Tuttavia, abbiamo anche confrontato i genomi di 11 ceppi olandesi appartenenti a lignaggi di successo. I nostri risultati hanno mostrato che, tra il 1949 e il 2010, la popolazione olandese di B. pertussis ha subito almeno quattro ondate selettive che sono state associate a piccole mutazioni in ptxA, prn, fim3 e ptxP. L'analisi filogenetica ha rivelato un adattamento graduale in cui le mutazioni si sono accumulate clonalmente. L'analisi genomica ha rivelato una serie di mutazioni aggiuntive che potrebbero aver contribuito alle ondate selettive. Sono state identificate cinque grandi delezioni che sono state fissate nella popolazione del patogeno. Tuttavia, solo una è stata collegata a uno sweep selettivo. Non sono state trovate prove di un ruolo dell'acquisizione genica nell'adattamento al patogeno. I nostri risultati suggeriscono che il repertorio genico di B. pertussis è già ben adattato alla sua nicchia attuale e ha richiesto solo una messa a punto per persistere di fronte alla vaccinazione. Inoltre, questo lavoro dimostra che piccole mutazioni, anche singoli SNP, possono determinare grandi cambiamenti nelle popolazioni di patogeni batterici in un arco di tempo compreso tra sei e 19 anni.