Published November 17, 2023 | Version v1
Publication Open

The metabolic, virulence and antimicrobial resistance profiles of colonising Streptococcus pneumoniae shift after PCV13 introduction in urban Malawi

Creators

  • 1. Tel Aviv University
  • 2. Malawi-Liverpool-Wellcome Trust Clinical Research Programme
  • 3. University of Liverpool
  • 4. Kamuzu Central Hospital
  • 5. University College London
  • 6. University of Oxford

Description

Abstract Streptococcus pneumoniae causes substantial mortality among children under 5-years-old worldwide. Polysaccharide conjugate vaccines (PCVs) are highly effective at reducing vaccine serotype disease, but emergence of non-vaccine serotypes and persistent nasopharyngeal carriage threaten this success. We investigated the hypothesis that following vaccine, adapted pneumococcal genotypes emerge with the potential for vaccine escape. We genome sequenced 2804 penumococcal isolates, collected 4-8 years after introduction of PCV13 in Blantyre, Malawi. We developed a pipeline to cluster the pneumococcal population based on metabolic core genes into "Metabolic genotypes" (MTs). We show that S. pneumoniae population genetics are characterised by emergence of MTs with distinct virulence and antimicrobial resistance (AMR) profiles. Preliminary in vitro and murine experiments revealed that representative isolates from emerging MTs differed in growth, haemolytic, epithelial infection, and murine colonisation characteristics. Our results suggest that in the context of PCV13 introduction, pneumococcal population dynamics had shifted, a phenomenon that could further undermine vaccine control and promote spread of AMR.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يسبب الالتهاب الرئوي العقدي المجرد وفيات كبيرة بين الأطفال دون سن الخامسة في جميع أنحاء العالم. لقاحات عديد السكاريد المترافقة (PCVs) فعالة للغاية في الحد من مرض النمط المصلي للقاح، ولكن ظهور الأنماط المصلية غير اللقاحية والحمل الأنفي البلعومي المستمر يهدد هذا النجاح. لقد حققنا في الفرضية القائلة بأنه بعد اللقاح، تظهر الأنماط الجينية المكورات الرئوية المكيفة مع إمكانية هروب اللقاح. قمنا بتسلسل الجينوم 2804 عزلات بينوموكوكوسال، التي تم جمعها بعد 4-8 سنوات من إدخال PCV13 في بلانتير، ملاوي. طورنا خط أنابيب لتجميع مجموعة المكورات الرئوية بناءً على الجينات الأساسية الأيضية في "الأنماط الوراثية الأيضية" (MTs). نظهر أن علم الوراثة السكانية للالتهاب الرئوي يتميز بظهور متس مع ملامح فوعة ومقاومة مضادة للميكروبات مميزة (AMR). كشفت التجارب الأولية في المختبر والفأر أن العزلات التمثيلية عن MTs الناشئة تختلف في خصائص النمو، وانحلال الدم، والعدوى الظهارية، واستعمار الفئران. تشير نتائجنا إلى أنه في سياق إدخال لقاح PCV13، تغيرت الديناميكيات السكانية للمكورات الرئوية، وهي ظاهرة يمكن أن تقوض بشكل أكبر السيطرة على اللقاحات وتعزز انتشار مقاومة مضادات الميكروبات.

Translated Description (French)

Résumé Streptococcus pneumoniae provoque une mortalité importante chez les enfants de moins de 5 ans dans le monde. Les vaccins conjugués polysaccharidiques (PCV) sont très efficaces pour réduire la maladie du sérotype vaccinal, mais l'émergence de sérotypes non vaccinaux et le portage nasopharyngé persistant menacent ce succès. Nous avons étudié l'hypothèse selon laquelle après le vaccin, des génotypes pneumococciques adaptés émergent avec le potentiel d'échappement du vaccin. Nous avons séquencé le génome de 2804 isolats de pénumocoques, prélevés 4 à 8 ans après l'introduction du PCV13 à Blantyre, au Malawi. Nous avons développé un pipeline pour regrouper la population pneumococcique basée sur les gènes métaboliques de base en « génotypes métaboliques » (MT). Nous montrons que la génétique des populations de S. pneumoniae est caractérisée par l'émergence de TM avec des profils distincts de virulence et de résistance aux antimicrobiens (RAM). Les expériences préliminaires in vitro et murines ont révélé que les isolats représentatifs des TM émergentes différaient par leurs caractéristiques de croissance, d'hémolyse, d'infection épithéliale et de colonisation murine. Nos résultats suggèrent que dans le contexte de l'introduction du PCV13, la dynamique de la population de pneumocoques a changé, un phénomène qui pourrait compromettre davantage le contrôle des vaccins et favoriser la propagation de la RAM.

Translated Description (Spanish)

Resumen Streptococcus pneumoniae causa una mortalidad sustancial entre los niños menores de 5 años en todo el mundo. Las vacunas conjugadas de polisacáridos (PCV) son altamente efectivas para reducir la enfermedad del serotipo de la vacuna, pero la aparición de serotipos no vacunales y el transporte nasofaríngeo persistente amenazan este éxito. Investigamos la hipótesis de que después de la vacuna, los genotipos neumocócicos adaptados emergen con el potencial de escape de la vacuna. Secuenciamos genómicamente 2804 aislados de penumococos, recolectados 4-8 años después de la introducción de PCV13 en Blantyre, Malawi. Desarrollamos un pipeline para agrupar la población neumocócica basada en genes centrales metabólicos en "genotipos metabólicos" (MT). Mostramos que la genética de poblaciones de S. pneumoniae se caracteriza por la aparición de MT con distintos perfiles de virulencia y resistencia antimicrobiana (AMR). Los experimentos preliminares in vitro y murinos revelaron que los aislados representativos de MT emergentes diferían en las características de crecimiento, hemolítica, infección epitelial y colonización murina. Nuestros resultados sugieren que en el contexto de la introducción de PCV13, la dinámica de la población neumocócica había cambiado, un fenómeno que podría socavar aún más el control de la vacuna y promover la propagación de la RAM.

Files

s41467-023-43160-y.pdf.pdf

Files (3.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e03079704320146ea524577e0ef63f41
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحول ملامح الأيض والفوعة ومقاومة مضادات الميكروبات للمكورات العقدية الرئوية المستعمرة بعد إدخال PCV13 في المناطق الحضرية في ملاوي
Translated title (French)
Les profils métaboliques, de virulence et de résistance aux antimicrobiens de Streptococcus pneumoniae colonisant changent après l'introduction du PCV13 dans les zones urbaines du Malawi
Translated title (Spanish)
Los perfiles metabólicos, de virulencia y de resistencia antimicrobiana de Streptococcus pneumoniae colonizador cambian después de la introducción de PCV13 en la zona urbana de Malawi

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4388750730
DOI
10.1038/s41467-023-43160-y

Is supplement to
https://openalex.org/W4379768113 (Other)
https://openalex.org/W4248301492 (Other)
https://openalex.org/W2808407520 (Other)
https://openalex.org/W2218750465 (Other)
https://openalex.org/W2171675135 (Other)
https://openalex.org/W2107556453 (Other)
https://openalex.org/W2049663953 (Other)
https://openalex.org/W2002790873 (Other)
https://openalex.org/W1977910742 (Other)
https://openalex.org/W1921011725 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malawi

References

  • https://openalex.org/W1585153973
  • https://openalex.org/W1972871458
  • https://openalex.org/W1984774221
  • https://openalex.org/W2010463009
  • https://openalex.org/W2025021478
  • https://openalex.org/W2028545303
  • https://openalex.org/W2037258193
  • https://openalex.org/W2052353073
  • https://openalex.org/W2077184748
  • https://openalex.org/W2096093282
  • https://openalex.org/W2097362862
  • https://openalex.org/W2102257617
  • https://openalex.org/W2103148772
  • https://openalex.org/W2106712361
  • https://openalex.org/W2111011662
  • https://openalex.org/W2117492315
  • https://openalex.org/W2120902911
  • https://openalex.org/W2121369371
  • https://openalex.org/W2131271579
  • https://openalex.org/W2143485490
  • https://openalex.org/W2156749020
  • https://openalex.org/W2158992333
  • https://openalex.org/W2159954944
  • https://openalex.org/W2166642863
  • https://openalex.org/W2168571698
  • https://openalex.org/W2186420154
  • https://openalex.org/W2282251315
  • https://openalex.org/W2346484510
  • https://openalex.org/W2515546166
  • https://openalex.org/W2520501427
  • https://openalex.org/W2528742142
  • https://openalex.org/W2554414896
  • https://openalex.org/W2580146623
  • https://openalex.org/W2613751645
  • https://openalex.org/W2735537076
  • https://openalex.org/W2735841736
  • https://openalex.org/W2743774508
  • https://openalex.org/W2746897505
  • https://openalex.org/W2763692854
  • https://openalex.org/W2777697860
  • https://openalex.org/W2794519236
  • https://openalex.org/W2808668519
  • https://openalex.org/W2886053326
  • https://openalex.org/W2891078715
  • https://openalex.org/W2895863247
  • https://openalex.org/W2901445602
  • https://openalex.org/W2912278099
  • https://openalex.org/W2917404908
  • https://openalex.org/W2921418580
  • https://openalex.org/W2927163446
  • https://openalex.org/W2937635380
  • https://openalex.org/W2938113795
  • https://openalex.org/W2938160079
  • https://openalex.org/W2949236085
  • https://openalex.org/W2949639410
  • https://openalex.org/W2949848068
  • https://openalex.org/W2950220193
  • https://openalex.org/W2950614621
  • https://openalex.org/W2951421477
  • https://openalex.org/W2951586170
  • https://openalex.org/W2951982740
  • https://openalex.org/W2952060620
  • https://openalex.org/W2953644871
  • https://openalex.org/W2954908080
  • https://openalex.org/W2957045816
  • https://openalex.org/W2971422316
  • https://openalex.org/W2979140696
  • https://openalex.org/W2993592053
  • https://openalex.org/W3003540327
  • https://openalex.org/W3003955097
  • https://openalex.org/W3014421768
  • https://openalex.org/W3023870144
  • https://openalex.org/W3033648611
  • https://openalex.org/W3094143455
  • https://openalex.org/W3094286739
  • https://openalex.org/W3133327282
  • https://openalex.org/W3167249465
  • https://openalex.org/W3199521768
  • https://openalex.org/W3217200218
  • https://openalex.org/W4206677002
  • https://openalex.org/W4285607133
  • https://openalex.org/W870370019
  • https://openalex.org/W977252870