Unveiling the evolutionary history & molecular epidemiology of Mycobacterium ulcerans

Datum: 7 oktober 2016

Locatie: UAntwerpen, Stadscampus, Promotiezaal van de Grauwzusters - Lange Sint-Annastraat 7 - 2000 Antwerpen (route: UAntwerpen, Stadscampus)

Tijdstip: 14 uur

Promovendus: Koen Vandelannoote

Promotor: Herwig Leirs & Bouke de Jong

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Koen Vandelannoote - Faculteit Wetenschappen, Departement Biologie



Abstract

Buruli ulcer (BU) is een verwaarloosde tropische ziekte veroorzaakt door infectie met Mycobacterium ulcerans. De ziekte tast het huidoppervlak en de onderhuidse weefsels aan. Hoewel er gevallen gemeld worden van over de hele wereld zijn de rurale wetlands van West- en Centraal-Afrika het ergst getroffen. Momenteel zijn BU preventie en -bestrijding gehinderd door een beperkt begrip van de ziektetransmissie. Er wordt vermoed dat infectie kan gebeuren na inoculatie via een vector of via het gecontamineerde huidoppervlak. Hoewel overdracht van mens op mens niet voorkomt zijn zowel potentiele reservoirs uit het milieu als de rol van het menselijke reservoir in het onderhouden van een BU epidemie controversieel.

We herontwierpen een SNP-gebaseerde (ISE-SNP) fingerprinting assay om fundamentele inzichten te verwerven in de populatiestructuur en de evolutionaire geschiedenis van Afrikaanse M. ulcerans. Hoewel ISE-SNP genotypering resulteerde in een ongezien hoge geografische resolutie, bleek deze toch te beperkt om evolutionaire gebeurtenissen te reconstrueren op een niveau kleiner dan de continentale schaal. Daarom hebben we gebruik gemaakt van zowel state-of-the-art eerste en tweede generatie sequencing technologieën, als geavanceerde statistische benaderingen om de gedetailleerde evolutionaire en spatio-temporele geschiedenis van Afrikaanse M. ulcerans te begrijpen. We verkenden eveneens het gebruik van de aanzienlijk toegenomen resolutie gebracht door goedkope genomics om herbesmetting te onderscheiden van herval in patiënten die verschillende BU-episoden doormaakten. Afrikaanse M. ulcerans bleek volledig te evolueren door middel van klonale expansie. Bovendien bleek de genetische diversiteit vrij beperkt vanwege de trage genoomwijde substitutiesnelheid gecombineerd met de relatief recente oorsprong van het pathogeen. Onderzoek naar de genetische populatiestructuur onthulde het bestaan van twee specifieke lineages binnen het Afrikaanse continent. We maakten gebruik van temporele associaties en we bestudeerden daarnaast de demografische geschiedenis van M. ulcerans in een BU endemisch gebied om de mens te impliceren als een belangrijk reservoir in BU transmissie. In voorgaande studies werd in het milieu M. ulcerans DNA gedetecteerd dat mogelijk afkomstig was van BU patiënten met actieve open etterende laesies. Transmissie kan indirect optreden in hetzelfde gemeenschappelijke waterpunt wanneer het huidoppervlak van een naïef individu wordt gecontamineerd, en de bacillen aanwezig op de besmette huid vervolgens subcutaan worden geïnoculeerd via een bepaalde vorm van penetrerend (micro)trauma.

Onze waarneming over de rol die de mens speelt als onderhoudsreservoir in het tot stand brengen van nieuwe BU infecties suggereert dat interventies in een gebied gericht op het reduceren van de menselijke BU ziektelast tegelijkertijd transmissieketens zullen breken in dat gebied. Actieve case-finding programma’s en vroege behandeling van laesies in het pre-ulceratieve stadium met specifieke antibiotica zal het aantal mycobacteriën dat in de omgeving uitgescheden wordt doen afnemen wat uiteindelijk verdere besmettingen van de ziekte in Afrika zou doen afnemen.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen