Investigadors valencians afirmen que els brots de legionel·la d`Alcoi

06/10/2014
Investigadors valencians afirmen que els brots de legionel·la
d’Alcoi podrien tenir múltiples fonts.
Els científics Leonor Sánchez-Busó, Iñaki Comas i Fernando González-Candelas, de la
Unitat Mixta "Infecció i Salut Pública" de l’Institut Cavanilles de Biodiversitat i
Biologia Evolutiva de la Universitat de València i la Fundació per al Foment de la
Investigació Sanitària i Biomèdica de la Comunitat Valenciana (FISABIO), amb la
col•laboració de Guillermo Jorques, epidemiòleg del Centre de Salut Publica d'Alcoi,
han fet una anàlisi genòmica de les soques de Legionella pneumophila de 13 brots
produïts a Alcoi en el període de 1999 al 2010.
La Legionella pneumophila és un patogen estrictament ambiental, un bacteri oportunista que
habita els ambients aquàtics i del sòl, s’estén per l'aire i pot infectar els humans amb certes
característiques de susceptibilitat, com ara persones majors de 65 anys, amb problemes
respiratoris o fumadors, entre altres. La L. pneumophila és l'agent causant de la malaltia de la
legionel·losi, una forma de pneumònia, i de la febre de Pontiac, però que no es transmet de
persona a persona. Des de la primera identificació d'aquest bacteri com a patogen humà, els
brots de legionel•losi han estat recurrents en molts països.
Aquesta investigació s’ha publicat en l’article “Recombination drives genome evolution in
outbreak-related Legionella pneumophila isolates” en la prestigiosa revista Nature Genetics i
detalla la seqüenciació del genoma complet realitzada en 69 aïllats de 13 dels 18 brots històrics
de legionel•la recollits a la localitat d’Alcoi. Els investigadors han descobert que en alguns dels
brots estudiats hi havia més d'una soca i que les diferències genètiques entre aquestes soques
són tals que permeten pensar que existien diferents fonts per a un mateix brot.
La novetat d’aquesta recerca rau en el fet que és la primera vegada que es pot realitzar aquesta
tècnica amb un bacteri ambiental, ja que no existeixen estudis similars en altres organismes
ambientals a causa de la dificultat d’estudiar els aïllats durant un període de temps tan llarg. Sí
que hi ha precedents sobre bacteris patògens transmesos entre humans, però no en el cas d’un
bacteri ambiental com la Legionella, que no es transmet d’humà a humà, sinó que la infecció es
produeix per l’ambient.
La investigadora Leonor Sánchez-Busó reclama la necessitat d'entendre bé com es produeixen
els brots de Legionella per a poder controlar-los i, per tant, de disposar de la màxima
informació possible, inclosa la genètica, que és la que ens permetrà conèixer com evoluciona el
bacteri a escala individual i poblacional.
Les mutacions són la màxima font de variació genètica, però no totes les variants trobades són
el resultat de mutacions estructurals o puntuals. Els bacteris han desenvolupat estratègies
específiques per a incorporar i intercanviar gens i segments de plasmidi de fonts externes. Els
processos de transmissió no vertical permeten als microorganismes adquirir nous gens o
Càtedra de Divulgació de la Ciència – Unitat de Cultura Científica i de la Innovació 1
Carrer de Serpis, 29 Edifici Beatriu de Civera 46022 València variants que proporcionen noves adaptacions, com la resistència a pressions ambientals i als
antibiòtics tant a curt com a llarg termini. "El tipus ST578 de L. pneumophila ha causat brots
durant més de 10 anys a Alcoi, i en aquest estudi, basat en una anàlisi de seqüenciació massiva,
hem aconseguit veure que alguns dels brots no han estat causats per una única font biològica.
Els resultats mostren que l'evolució d'aquesta població de ST578 s'ha vist fomentada per la
introducció d'una variant amb el mateix perfil, des de fonts externes a la xarxa de distribució
d'aigua de la ciutat. Tot això s’ha produït malgrat el considerable èxit aconseguit per les
mesures de prevenció i control dutes a terme per les autoritats sanitàries que van contribuir a
l’absència de brots entre el 2006 i el 2009", explica Sánchez-Busó.
S’ha pogut comprovar que la L. pneumophila ha evolucionat d’una manera molt ràpida en el
període analitzat (1999-2010) per l’intercanvi de gens amb altres soques de Legionella. S’han
produït diversos fenòmens de recombinació entre elles, uns intercanvis de material genètic que
són els responsables del 98% dels canvis genètics observats. A més, aquests canvis s’han
produït en un molt breu període de temps per a aquests tipus de processos. Cal remarcar que
aquestes recombinacions no afecten la resistència de la Legionella, ja que no es tracta d’un
bacteri resistent i els pacients infectats responen bé al tractament mèdic.
La legionel·la no es pot evitar ni eliminar, però sí evitar el risc i controlar-la si es disposa de la
informació necessària. L'estudi realitzat durant un any ha demostrat que, amb la tecnologia
aplicada pels científics, es disposa de les eines necessàries per a realitzar en només dos dies la
investigació genòmica d'un brot en el moment en què està produint-se, mentre que el procés
d'incubació de la legionel•la és de dues setmanes. Leonor Sánchez-Busó afirma que "aquest és
el primer treball d'alt impacte que mostra l'estructura genètica real dels brots de legionel·losi, i
ens permet veure que l'aplicació de les tècniques de seqüenciació massiva a l'estudi d'aquests
brots hauria d'aplicar-se no sols de forma retrospectiva, sinó en temps real per a poder
identificar i controlar les fonts dels brots quan aquests estan produint-se, així com també per a
predir el risc a curt i llarg termini".
Càtedra de Divulgació de la Ciència – Unitat de Cultura Científica i de la Innovació 2
Carrer de Serpis, 29 Edifici Beatriu de Civera 46022 València Investigadores valencianos afirman que los brotes de legionela de
Alcoy podrían tener múltiples fuentes.
Los científicos Leonor Sánchez-Busó, Iñaki Comas y Fernando González-Candelas
de la Unidad Mixta “Infección y Salud Pública” del Institut Cavanilles de
Biodiversitat i Biologia Evolutiva de la Universitat de València y la Fundación
para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica de la Comunidad
Valenciana (FISABIO), con la colaboración de Guillermo Jorques, epidemiólogo
del Centro de Salud Pública de Alcoy, han hecho un análisis genómico de las cepas
de Legionella pneumophila de 13 brotes producidos en Alcoy en el periodo de 1999
a 2010.
Legionella pneumophila es un patógeno estrictamente ambiental, una bacteria oportunista que
habita los ambientes acuáticos y del suelo, se extiende por el aire y puede infectar a los
humanos con ciertas características de susceptibilidad, como las personas mayores de 65 años,
con problemas respiratorios o fumadores, entre otros. L. pneumophila es el agente causante de
la enfermedad de la legionelosis, una forma de neumonía, y de la fiebre de Pontiac, pero que no
se transmite de persona a persona. Desde la primera identificación de esta bacteria como un
patógeno humano, los brotes de legionelosis han sido recurrentes en muchos países.
Esta investigación se ha publicado en el artículo Recombination drives genome evolution in
outbreak-related Legionella pneumophila isolates en la prestigiosa revista Nature Genetics, y
detalla la secuenciación del genoma completo realizada en 69 aislados de 13 de los 18 brotes
históricos de legionela recogidos en la localidad de Alcoy. Los investigadores han descubierto
que en algunos de los brotes estudiados existía más de una cepa y que las diferencias genéticas
entre estas cepas son tales que permiten pensar que existen diferentes fuentes para un mismo
brote.
La novedad de esta investigación radica en que es la primera vez que se puede realizar esta
técnica con una bacteria ambiental, ya que no existen estudios similares en otros organismos
ambientales debido a la dificultad de estudiar los aislados durante un período de tiempo tan
largo. Sí que existen precedentes sobre bacterias patógenas transmitidas entre humanos, pero no
en el caso de una bacteria ambiental como la Legionella que no se transmite de humano a
humano, sino que la infección se produce por el ambiente.
La investigadora Leonor Sánchez-Busó reclama la necesidad de entender bien cómo se
producen los brotes de Legionella para poder controlarlos y, por tanto, de disponer de la
máxima información posible, incluida la genética, que es la que nos permitirá conocer cómo
evoluciona la bacteria a nivel individual y poblacional.
Las mutaciones son la máxima fuente de variación genética, pero no todas las variantes
encontradas son el resultado de mutaciones estructurales o puntuales. Las bacterias han
desarrollado estrategias específicas para incorporar e intercambiar genes y segmentos de
plásmido de fuentes externas. Los procesos de transmisión no vertical permiten a los
Càtedra de Divulgació de la Ciència – Unitat de Cultura Científica i de la Innovació 3
Carrer de Serpis, 29 Edifici Beatriu de Civera 46022 València microorganismos adquirir nuevos genes o variantes que proporcionan nuevas adaptaciones
como la resistencia a presiones ambientales y a los antibióticos tanto a corto como a largo
plazo. “El tipo ST578 de L. pneumophila ha causado brotes durante más de 10 años en Alcoy, y
en este estudio, basado en un análisis de secuenciación masiva, hemos conseguido ver que
algunos de los brotes no han sido causados por una única fuente biológica. Los resultados
muestran que la evolución de esta población de ST578 se ha visto fomentada por la
introducción de una variante con el mismo perfil, desde fuentes externas de la red de
distribución de agua de la ciudad. Todo ello se ha producido a pesar del considerable éxito
conseguido por las medidas de prevención y control llevadas a cabo por las autoridades
sanitarias que contribuyeron a la ausencia de brotes entre el 2006 y el 2009", explica SánchezBusó.
Se ha podido comprobar que L. pneumophila ha evolucionado de una manera muy rápida en el
período analizado (1999-2010) por el intercambio de genes con otras cepas de Legionella. Se
han producido diversos fenómenos de recombinación entre ellas, unos intercambios de material
genético que son los responsables del 98% de los cambios genéticos observados. Además, estos
cambios se han producido en un muy breve período de tiempo para estos tipos de procesos.
Cabe remarcar que estas recombinaciones no afectan a la resistencia de la Legionella ya que no
se trata de una bacteria resistente y los pacientes infectados responden bien al tratamiento
médico.
La legionela no se puede evitar ni eliminar, pero sí evitar el riesgo y controlarla si se dispone de
la información necesaria. El estudio realizado durante un año ha demostrado que con la
tecnología aplicada por los científicos, se dispone de las herramientas necesarias para realizar
en solo dos días la investigación genómica de todo un brote en el momento en que está
produciéndose, mientras que el proceso de incubación de la legionela es de dos semanas.
Leonor Sánchez-Busó afirma que “este es el primer trabajo de alto impacto que muestra la
estructura genética real de los brotes de legionelosis, y nos permite ver que la aplicación de las
técnicas de secuenciación masiva al estudio de estos brotes debería aplicarse no solo de forma
retrospectiva, sino en tiempo real para poder identificar y controlar las fuentes de los brotes
cuando estos están produciéndose, así como también para predecir el riesgo a corto y largo
plazo".
Valencian researchers state that the legionella outbreaks of Alcoy
may have multiple sources.
Scientists Leonor Sánchez-Busó, Iñaki Comas and Fernando González-Candelas of the
Joint Unit “Infection and Public Health” of the Cavanilles Institute for Biodiversity and
Evolutionary Biology of the University of Valencia and the Foundation for the
Promotion of Health and Biomedical Research of the Valencian Community
Càtedra de Divulgació de la Ciència – Unitat de Cultura Científica i de la Innovació 4
Carrer de Serpis, 29 Edifici Beatriu de Civera 46022 València (FISBABIO), with the collaboration of Guillermo Jorques, epidemiologist of the Centre
of Public Health of Alcoy, have carried out a genomic analysis of Legionella
pneumophila strains of 13 legionellosis outbreaks produced in Alcoy during the period
from 1999 to 2010.
Legionella pneumophila is a strictly environmental pathogen, an opportunistic bacterium that
inhabits aquatic and soil environments, spreading through the air and that can infect humans
with certain susceptibility characteristics, such as being over 65 years, with breathing problems
or smokers, among others. L. pneumophila is the causative agent of Legionnaire’s disease, a
potentially severe form of pneumonia, and Pontiac fever but it is not transmitted from person to
person. Since the first identification of this bacterium as a human pathogen outbreaks of
legionellosis have been recurrent in many countries.
This research has been published in the article “Recombination drives genome evolution in
outbreak-related Legionella pneumophlia isolates” in the prestigious journal Nature Genetics,
and the study describes in detail the whole genome sequencing of 69 isolates from 13 of the 18
historical legionella outbreaks occurred in Alcoy. Researchers have discovered that more than
one strain is found in some of the outbreaks studied and that the genetic differences between
these strains are such that suggest that there are different sources for one outbreak.
The novelty of this research is that it is the first time that this in depth genomic analyses has
been carried out with an environmental bacterium, as there are no similar studies in other
environmental organisms due to the difficulty of studying isolates over such a long period of
time. There are precedents on pathogenic bacteria transmitted between humans, but not in the
case of an environmental bacterium like Legionella which is not transmitted from human to
human and whose infection is caused from an environmental source.
The researcher Leonor Sánchez-Busó claims the need for understanding properly how these
Legionella outbreaks are produced in order to control them, and therefore, how having all the
possible information, including genetic information, will allow us to know how the bacterium
evolves at the individual and population level.
Mutations are the ultimate source of genetic variation, but not all the variants found are the
result of structural or point mutations. Bacteria have developed specific strategies for
incorporating and exchanging genes and plasmid segments of external sources. The processes
of non-vertical transmission allow microorganisms to acquire new genes or variants which
provide new adaptations such as resistance to environmental processes and to antibiotics both
in a short and long term. “The ST578 type of L. pneumophila has caused outbreaks during
more than 10 years in Alcoy, and in this study, based on massive sequencing analysis we
managed to see that some of the outbreaks have not been caused by a single biological source.
The results show that the evolution of this population of ST578 has been incited by the
introduction of a variant with the same profile, from external sources of the water distribution
network of the city. “All this has occurred despite the remarkable success of prevention and
control measures carried out by the health authorities that contributed to the absence of
outbreaks between 2006 and 2009”, explains Sánchez-Busó.
Càtedra de Divulgació de la Ciència – Unitat de Cultura Científica i de la Innovació 5
Carrer de Serpis, 29 Edifici Beatriu de Civera 46022 València It has been shown that L. pneumophila has evolved very quickly in the period analysed (19992010) by the exchange of genes with other strains of Legionella. Different phenomena of
recombination between them have occurred, and these exchanges of genetic material are
responsible for 98% of the observed genetic changes. Moreover, these changes have occurred
in a very short period of time for these types of processes. It should be noted that these
recombination events don’t affect the resistance of the Legionella as this is a sensitive
bacterium to current antibiotics and patients respond well to the medical treatment.
The presence of Legionella cannot be prevented or eliminated from many potential sources but
the risk of transmission in the community can be reduced and controlled if the necessary
information is available. The study carried out during one year has shown that using the
technology applied by these scientists they have the tools necessary for doing the genomic
research of an entire outbreak in just two days, at the time it is occurring, while the incubation
process of legionella can take up to two weeks. Leonor Sánchez-Busó states that “this is the
first work of high impact which shows the real genetic structure of Legionella outbreaks, and
allows us to see that the application of the technique of massive sequencing to the study of
these outbreaks should be applied not only retrospectively, but in real time for identifying and
controlling outbreak sources when they are occurring, as well as for predicting the risk at short
and long term”.
Càtedra de Divulgació de la Ciència – Unitat de Cultura Científica i de la Innovació 6
Carrer de Serpis, 29 Edifici Beatriu de Civera 46022 València