Struttura della popolazione globale ed evoluzione di Bordetella pertussis e loro relazione con la vaccinazione

La Bordetella pertussis causa la pertosse, una malattia respiratoria che è più grave nei neonati. La vaccinazione è stata introdotta negli anni '50 e negli ultimi anni si è osservata una recrudescenza della malattia in tutto il mondo, con una significativa mortalità nei neonati. Le possibili cause includono il passaggio da vaccini a cellule intere (WCV) a vaccini acellulari (ACV) meno efficaci, il calo dell'immunità e l'adattamento del patogeno. L'adattamento dell'agente patogeno è suggerito dalla divergenza antigenica tra i ceppi vaccinali e quelli circolanti e dall'emergere di ceppi con una maggiore produzione di tossina pertussica. Abbiamo applicato la genomica comparativa a una collezione mondiale di 343 ceppi di B. pertussis isolati tra il 1920 e il 2010. La filogenesi globale ha mostrato due rami profondi; il più grande di questi conteneva il 98% di tutti i ceppi e la sua espansione era temporalmente correlata alle prime descrizioni di epidemie di pertosse in Europa nel XVI secolo. Abbiamo trovato poche prove di un recente raggruppamento geografico dei ceppi all'interno di questo lignaggio, suggerendo un rapido flusso di ceppi tra i paesi. Abbiamo osservato che i cambiamenti nei geni che codificano le proteine implicate nell'immunità protettiva e che sono inclusi negli ACV si sono verificati dopo l'introduzione dei WCV ma prima del passaggio agli ACV. Inoltre, le nostre analisi hanno suggerito in modo coerente che i geni associati alla virulenza e i geni che codificano per le proteine esposte in superficie erano coinvolti nell'adattamento. Tuttavia, molti dei loci adattativi identificati hanno un ruolo fisiologico e ulteriori studi su questi loci potrebbero rivelare modi meno ovvi di interazione tra B. pertussis e l'ospite. Questo lavoro fornisce una visione dei modi in cui gli agenti patogeni possono adattarsi alla vaccinazione e suggerisce modi per migliorare i vaccini contro la pertosse. IMPORTANZA La pertosse è causata principalmente dalla Bordetella pertussis e gli attuali vaccini sono mirati contro questo organismo. Recentemente, si sono verificati sempre più focolai di pertosse, anche dove la copertura vaccinale è elevata. L'analisi dei genomi di 343 isolati di B. pertussis provenienti da tutto il mondo negli ultimi 100 anni suggerisce che l'organismo è emerso negli ultimi 500 anni, coerentemente con i dati storici. Dimostriamo che la trasmissione globale di nuovi ceppi è molto rapida e che la popolazione mondiale di B. pertussis si sta evolvendo in risposta all'introduzione del vaccino, consentendo potenzialmente la fuga dal vaccino.