Foredrag

1. Helgenomsekvensering (WGS)
Hva er det og hva betyr det for sykdomsovervåkingen?
Umaer Naseer
Seniorforsker Folkehelseinstituttet
Avdeling for smitte fra mat, vann og dyr

2. FHI -FHI -
Gener er de delene av DNA-molekylet som inneholder informasjon om hvordan én
proteinkjede skal bygges opp (protein-kodende region)
Genom er det totale arvemateriale som finnes i en celle eller hos et individ både
protein-kodende og ikke-kodende.
Genotypen er den bestemte sammensetningen av ulike gener og genvarianter som
er karakteristisk for en celle eller et individ.
Genotypen kan bestemmes fra karakterisering av ett gen, noen få gener, flere
gener, eller alle gener.
WGS; En metode for å genotype
Kartlegge den informasjon som ligger i arvematerialet (DNAet) til et individ eller en celle.

3. FHI -FHI -
Oppdage og oppklare sykdomsutbrudd
Avsløre smittereservoar, smitteveier, smittekilder
Følge utviklingstendenser
Overvåke "Shifting" (serotyper det vaksineres mot)
Identifisere og overvåke spesielt resistente eller virulente stammer
Forskning
Sykdomsårsaker, spredning, populasjonsgenetikk, fylogeni, patogenese etc.
Formålet med genotyping
Et folkehelseperspektiv

4. FHI -FHI -
Målsetting
ECDC skal bidra til å etablere standarder og administrere systemer som
tillater bruk av WGS som den foretrukne metoden for genotyping av
mikrobielle patogener.
Forbedre nøyaktigheten og effektiviteten av sykdomsovervåking,
utbruddsetterforskingen og evaluering av forebyggingstiltak gjennom
forbedret evaluering av spredning av sykdoms og antimikrobiell resistens.
19.06.2018
"ECDC Roadmap for integration of molecular
and genomic typing … 2016-2019"

5. FHI -
Analyse av det totale arvestoffet i én enkelt celle
Genotyping
Allelvariasjoner i utvalgte eller alle gener i arvestoffet
Enkle nukleotid polymorfismer (SNP) i genomet (kodende og ikke-kodende)
19.06.2018
Helgenomsekvensering (WGS)
2. generasjon
(Illumina, Miseq)
• Massiv parallell sekvensering
• Sekvenserer ved syntese
• Høy nøyaktighet
• Korte reads (150-300 bp)
• Stor mengde data genereres
• Et run 2-3 dager
• Billig (per base)
• Effektivt

6. FHI -FHI -
Jill M. Johnsen et al. 2013
Massiv parallell sekvensering – Illumina
Generering av millioner av sekvenserte tråder (Reads)

7. FHI -FHI - 19.06.2018
Rekonstruering av det opprinnelige DNA
Assembly og Mapping

8. FHI -FHI -
WGS av næringsmiddelbårne agens ved FHI
SNPs
cgMLST
MLST / MLVA
Øktoppløselighet
1-2000 gener
Helgenom
2-3000 generaMLST
5-7 gener (tradisjonell typing)

9. FHI -
Campylobacter (jejuni/coli) - 637 kjernegener
E. coli - 2513 kjernegener
Listeria monocytogenes - 1701 kjernegener
Salmonella - 3002 kjernegener
Shigella - 2252 kjernegener
Yersinia enterocolitica - 2580 kjernegener
Yersinia pseudotuberculosis - 3224 kjernegener
19.06.2018
Identifisering av kjernegenom
cgMLST piplenes ved FHI
Jacobsen A et al. 2011
3002

10. FHI -FHI - 19.06.2018
Serovarianter av Salmonella 2013-2018
Referanselaboratoriet for Enteropatogene bakterier
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
2013 2014 2015 2016 2017 2018
Salmonella Enteritidis
Salmonella enterica subspecies enterica gruppe O:4 monofasisk
variant
Salmonella Typhimurium
Salmonella Stanley
Salmonella Newport
Salmonella Paratyphi B variant Java
Salmonella Agona
Salmonella Kentucky
Salmonella Saintpaul
Salmonella Virchow
Salmonella Infantis
Salmonella Typhi

11. FHI -FHI - 19.06.2018
Tradisjonell Molekylær typingsmetode (MLVA)
Salmonella Typimurium 2013-2017 (n=1050)
Tphimurium
Typhimurium Monofasisk
5 loci

12. FHI -FHI - 19.06.2018
WGS Typing (cgMLST)
Salmonella Typimurium 2013-2017 (n= 114)
Typhimurium
Typhimurium Monofasisk
3009 loci

13. FHI -FHI - 19.06.2018
Salmonella Typimurium Monofasisk
2013-2017 (n= 77)

14. FHI -FHI -
Utbrudd Salmonella Monofasisk 2017 (n=21)

15. FHI -FHI -
15.09.2017 – Referanselaboratorium varslet om 6 tilfeller
01.02.2018 – Total 21 tilfeller
17-60 år (median 27)
Bosatt i 10 forskjellige fylker
Alle rapporterte å ha spist/drukket på Joe & The Juice
Salmonella funnet i prøver fra kum og sluk
Utbrudd Joe & The Juice

16. FHI -FHI -
Effektivitet
Én metode som kan brukes på alle agens
Redusert arbeidsmengde
Redusert kostnader
Fleksibilitet
Resultater lagres , kan brukes til re-analyser og i nye analyser
Utbrudd
Høyere oppløselighet er gunstig ved utbruddsetterforskning og sporing av smittekilde
Utbrudd kan oppdages tidligere (få kliniske stammer) – stoppe utbrudd tidligere
Raskt utvikle utbruddsspesifikke PCR for screening
Overvåking
Slektskaps- og evolusjonsstudier (hvor og når klonen oppstod, geografisk spredning)
Virulens- og resistens-gener
Kartlegging av reservoar
Identifikasjon av mobile genetiske elementer
Fordelene med WGS