臨床的に報告されていないサルモネラ症のアウトブレイクが、市の廃水分離株の比較ゲノム解析によって検出された

Clinically Unreported Salmonellosis Outbreak Detected via Comparative Genomic Analysis of Municipal Wastewater Isolates.

• Sabrina Diemert
• Tao Yan

抄録

市の廃水には、常在菌と病原性腸内微生物の両方を含む人間の排泄物が含まれており、この集合的なコミュニティ・マイクロバイオームは、コミュニティの病気をモニターすることができます。先行研究では、ハワイ州ホノルルの市営廃水を用いてサルモネラ症疾患負荷を評価し、54 週間のモニタリングを行った。この間に、パラチピB 変異型血清パラチピB 変異型L(+) tartrate(+)（ジャワ型血清パラチピB 変異型としても知られている）株が同定された。発生がおさまった数カ月後には、同じパルス型が自治体の廃水サンプルから支配的なパルス型として検出されたが、対応する臨床例は報告されていなかった。ゲノム解析（コア一塩基多型アライメント、コアゲノム多株配列タイピング、病原性遺伝子および抗生物質耐性遺伝子のスクリーニングを含む）を行ったところ、ジャワ島の都市廃水分離株はすべてクローン性であることが判明し、元々の発生株の復活を示唆している。このことは、従来の臨床監視方法では見落とされる可能性のある腸疾患の発生を判定するための、自治体の廃水監視の実行可能性と有用性を実証している。人間社会における微生物感染症の発生を過小に検出することは、莫大な健康コストをもたらし、公衆衛生モニタリング（ほとんど診療所からのデータのみに依存している）では継続的な問題となっています。感染症負荷のコミュニティレベルでのモニタリングのための自治体排水のサーベイランスは、混合コミュニティのマイクロバイオームに容易にアクセスできるため、この情報ギャップを埋める可能性を秘めている。本研究では、ホノルル市の市営排水から採取した21株のJava分離株のゲノムを解析した結果、2010年春にサルモネラ症の臨床発生が確認されていた菌株が2011年春に市営排水で最も支配的な菌株として再登場し、保健所では検出されなかった新たな発生が確認されました。今回の結果から，排水モニタリングは公衆衛生の分野において，地域内の発生状況を把握する上で非常に有用であることが明らかになった．

Municipal wastewater includes human waste that contains both commensal and pathogenic enteric microorganisms, and this collective community microbiome can be monitored for community diseases. In a previous study, we assessed the salmonellosis disease burden using municipal wastewater from Honolulu, Hawaii, which was monitored over a 54-week period. During that time, a strain of serovar Paratyphi B variant L(+) tartrate(+) (also known as serovar Paratyphi B variant Java) was identified; this strain was detected simultaneously with a clinically reported outbreak, and pulsed-field gel electrophoresis patterns were identical for clinical and municipal wastewater isolates. Months after the outbreak subsided, the same pulsotype was detected as the dominant pulsotype in municipal wastewater samples, with no corresponding clinical cases reported. Using genomic characterization (including core single-nucleotide polymorphism alignment, core genome multilocus sequence typing, and screening for virulence and antibiotic resistance genes), all Java municipal wastewater isolates were determined to be clonal, indicating a resurgence of the original outbreak strain. This demonstrates the feasibility and utility of municipal wastewater surveillance for determining enteric disease outbreaks that may be missed by traditional clinical surveillance methods. Underdetection of microbial infectious disease outbreaks in human communities carries enormous health costs and is an ongoing problem in public health monitoring (which relies almost exclusively on data from health clinics). Surveillance of municipal wastewater for community-level monitoring of infectious disease burdens has the potential to fill this information gap, due to its easy access to the mixed community microbiome. In the present study, the genomes of 21 Java isolates (collected from municipal wastewater in Honolulu) were analyzed; results showed that the same strain that caused a known salmonellosis clinical outbreak in spring 2010 remerged as the most dominant strain in municipal wastewater in spring 2011, indicating a new outbreak that was not detected by health clinics. Our results show that wastewater monitoring holds great promise to inform the field of public health regarding outbreak status within communities.

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