Epidemiologia molecular dels brots de gastroenteritis per norovirus i d'hepatitits A: de la seqüència consens a la quasiespècie

Abstract

Dos dels virus entèrics humans més rellevants en l’àmbit de la salut pública i la seguretat alimentària són els HuNoV, causants de gastroenteritis aguda (GEA) esporàdica i epidèmica, i l’HAV, la principal causa d’hepatitis aguda a nivell mundial. Els HuNoVs afecten a tots els grups d’edat, la seva distribució geogràfica és mundial i degut a la seva elevada variabilitat i ràpida evolució, causen brots epidèmics amb elevada freqüència. En quant a HAV, la infecció sol ser asimptomàtica en nens i la gravetat augmenta amb l’edat, essent Europa una regió de baixa endemicitat. Existeixen varies vacunes inactivades efectives contra HAV i a Catalunya van ser incorporades en el calendari sistemàtic el 1998. Tot i l’efecte beneficiós d’aquesta mesura, recentment a Europa s’ha detectat un augment de brots de gran magnitud tant de transmissió alimentària, com en la població d’homes que tenen sexe amb altres homes (MSM).

L’objectiu general plantejat en aquesta tesi ha estat aprofundir en el coneixement de l’epidemiologia i la caracterització molecular de brots causats per HuNoV i per HAV a Catalunya, mitjançant l’anàlisi de les seqüències consens obtingudes per Sanger i de les poblacions víriques, obtingudes per NSG. La tesi està formada per quatre articles. En els dos primers estudis, mitjançant la seqüència consens, s’ha fet l’anàlisi epidemiològic de les soques circulants de HuNoV a la població de Catalunya durant tres anys. De tots els brots de possible etiologia vírica, el 76% van ser deguts a HuNoV, observant-se 15 genotips diferents. A més, es va observar l’aparició de la nova variant de genogrup II genotip 4 (GII.4) i com aquesta reemplaçava l’anterior. En la majoria dels brots estudiats, també es va avaluar el paper dels manipuladors d’aliments (FHs) i dels treballadors sanitaris (HCWs), analitzant la incidència d’infeccions amb o sense símptomes en aquests grups durant l’aparició de brots, i caracteritzant els nivells i la durada d’excreció de HuNoV en femtes. Les taxes d’atac entre FHs i HCWs en escenaris de brot van ser similars, però el percentatge d’infeccions asimptomàtiques va ser significativament major entre els FHs. No es van observar diferències ni en la durada ni en els nivells d’excreció entre individus amb infeccions simptomàtiques i asimptomàtiques. En els altres dos estudis s’ha desenvolupat un protocol de seqüenciació massiva per veure la variabilitat genètica de les quasiespècies circulants, tant de HuNoV com de HAV. Aquests protocols constitueixen una eina excel·lent de cara a la futura caracterització de brots, ja que en poc temps permet obtenir informació de les variants virals que circulen a la població.

En general, es va observar que la diversitat viral és força específica d’individu i, en l’estudi de HuNoV vam observar major diversitat en els individus asimptomàtics, suggerint que aquests també poden contribuir a l’expansió de les variants minoritàries si presenten avantatges. En l’estudi d’HAV es van caracteritzar les quasiespècies circulants en el brot MSM 2016-2017 de casos de Barcelona, on es va veure una pressió selectiva de les variants antigèniques en individus vacunats. Veient que en els últims anys els casos d’HAV entre els MSM estan en alça, una bona pauta de vacunació és necessària per evitar el màxim possible l’emergència de variants d’escapament a la vacuna.

Human norovirus (HuNoV) and hepatitis A virus (HAV) are two of the most relevant enteric viruses from public health and food safety perspectives. HuNoV cause sporadic and epidemic acute gastroenteritis worldwide and HAV is the main cause of acute hepatitis. The overall objective of the present thesis was to expand knowledge about the epidemiology and molecular characterization of outbreaks caused by HuNoV and HAV occurring in Catalonia, by analyzing consensus sequences obtained by Sanger and viral quasiespecies obtained by NSG. The thesis is structured into four articles. In the first two studies, Sanger consensus sequencing was used to characterize the circulating strains of HuNoV associated with outbreaks during a 3-year period. Of all outbreaks of possible viral etiology, 76% were due to HuNoV, and 15 different genotypes were identified. In addition, the emergence of the new Genogroup II genotype 4 variant was confirmed. The role of food handlers (FHs) and health-care workers (HCWs) was also evaluated for most outbreaks, by analyzing the incidence of infections, and by characterizing the levels and the duration of excretion of HuNoV in feces. Attack rates among FHs and HCWs in outbreak scenarios were similar, but the percentage of asymptomatic infections was significantly greater among FHs, with no differences in the duration or levels of excretion between symptomatic and asymptomatic infections. In the other two studies, NGS protocols were developed for HuNoV and HAV to analyze viral quasiespecies within infected hosts and between linked patients. These protocols constitute an excellent tool for the future characterization of outbreaks, since they provide a huge amount of variant strains circulating in a short time. Overall, we found that viral diversity was host-specific, and for HuNoV, a higher variability was observed in asymptomatic subjects, suggesting their contribution to the propagation of minor variants in the population. In the HAV study, viral populations from patients of Barcelona of MSM 2016-2017 outbreak were analyzed and we found positive pressure of viral antigenic variants in vaccinated subjects, highlighting the importance of adhering to good vaccination practices to avoid as much as possible the emergence of vaccine escape mutants.