La Epidemiología Molecular de las Enfermedades Infecciosas Dr. Pere Coll Hospital de Sant Pau. Barcelona

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Ana Belén Gómez Carmona
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1 La Epidemiología Molecular de las Enfermedades Infecciosas Dr. Pere Coll Hospital de Sant Pau. Barcelona VIII Taller Internacional sobre Tuberculosis. UITB. Noviembre 2004.

2 Índice 1. Definición clonalidad. Expansión clonal. Génesis de la diversidad. 2. Marcadores moleculares en la tuberculosis. Expresión de resultados. 3. Aplicaciones.

3 Utilización de Marcadores Demostración molecular de las relaciones epidemiológicas o filogenéticas que existen entre las cepas estudiadas: Evidenciar las cadenas de replicación y transmisión. Plasmar el árbol evolutivo que ha dado lugar a la diversidad actual.

cepas estudiadas: Evidenciar las cadenas de replicación y

4 Expansión clonal Las cepas relacionadas epidemiológicamente provienen de la expansión clonal de un precursor único, cercano en el tiempo. Poseen un nivel de similitud entre sus genotipos y fenotipos significativamente superior al que se encontraría entre cepas no relacionadas del mismo taxón escogidas al azar.

Poseen un nivel de similitud entre sus genotipos y fenotipos

5 Microvariación genética (I) Inestabilidad del genoma: acumula modificaciones a medida que se divide: mutaciones o recombinaciones. La similitud absoluta (identidad) que existía inicialmente entre los componentes de un clon va disminuyendo con el tiempo.

6 Microvariación genética (II) La importancia de la deriva genética depende de la especie bacteriana, la capacidad del marcador para detectarla y del tiempo que dura el estudio. La cuantificación del grado de similitud necesario para la definición de un clon varía en función de los mismos factores. Deriva Especie 1 Tiempo Especie 2

7 Qué marcador? Qué pregunta queremos responder? Definir el nivel de relación genética que es necesario determinar para responder a la pregunta. Escoger los marcadores capaces de discriminar a este nivel de relación. Verificar la eficacia de los métodos seleccionados.

8 Génesis de la diversidad Población clonal Diversidad: acumulación de mutaciones Linkage disequilibrium Historia evolutiva: árbol filogenético Población panmítica Diversidad: recombinación Linkage equilibrium Historia evolutiva: relaciones reticuladas abcd a bcd abcd a bcd ab cd Estructura epidémica Diversidad: recombinación, clones epidémicos. Linkage disequilibrium superficial

recombinación Linkage equilibrium Historia evolutiva: relaciones reticuladas abcd a bcd abcd a

9 Marcadores Moleculares en la Tuberculosis

10 Marcadores Moleculares en la Tuberculosis Homología DNA. Elementos móviles y recombinantes. 1. RFLP asociado a IS Mycobacterial interspersed repeat units (MIRU s). 3. Spoligotyping.

11 Barnes PF and Cave MD. Molecular epidemiology of tuberculosis New Engl J Med. 349;

12 Barnes PF and Cave MD. Molecular epidemiology of tuberculosis New Engl J Med. 349;

13 Expresión de resultados Patrón de bandas. Importancia de la normalización. Matriz de similitud: Comparando las cepas dos a dos (coeficiente de Dice). Representación gráfica mediante dendrogramas de homología: Árboles con raíz: UPGMA. Árboles sin raiz. Split trees.

14 IS6110 Normalización de geles Papel de filtro Gel Membrana Esponja Tampón de transferencia 1. Restricción 2. Transferencia 3. Hibridación

15 Árbol sin raíz: clonal Árbol con raíz Árbol sin raíz: recombinación

16 Limitaciones de los dendrogramas de homología La mayoría de marcadores no permiten establecer la distáncia genética entre las cepas: Cambios evolutivos neutros. Población clonal. Visualizan relaciones entre cepas e identifican grupos o clades. El punto de corte para definir la clonalidad es arbitrario y dependerá del problema concreto.

Población clonal. Visualizan relaciones entre cepas e identifican grupos o clades.

17 Aplicaciones de la Epidemiología Molecular en la Tuberculosis

18 Epidemiología Molecular en el cuidado de los pacientes Adquisición de resistencias: Resistencia adquirida: mal cumplimiento concentración fármacos: malabsorción, interacciones Reinfección exógena Segundos episodios: recidiva o reinfección

cumplimiento concentración fármacos: malabsorción,

19 Epidemiología Molecular y Transmisión (Estudios Poblacionales) Mismo perfil = transmisión reciente Distinto perfil = reactivación Recambio de cepas (urbana vs rural). Tamaño de la muestra estudiada. Identificación de los factores de riesgo para la transmisión reciente: Transmisión reciente 20-50% en áreas urbanas. Importancia del lugar de trabajo y de reunión (bares).

20 Estudios de Contactos vs Epidemiología Molecular Limitaciones de la epidemiología molecular: Tiempo y espacio TBC cultivo positivo Limitaciones del estudio de contactos: Contactos ocasionales Técnicas complementarias

espacio TBC cultivo positivo Limitaciones del estudio

21 Estudio de Contactos o Epidemiología Molecular A A: Muestra 251 pacientes: 230 casos índice 21 casos secundarios C CB B B: RFLP: 165 C: Estudio de contactos (ECC): 171 E ED F DE D CB: RFLP + ECC: 98 D: Clusters por RFLP: 76 E: Clusters por ECC: 57 DE: Clusters por RFLP pero no por ECC:61 ED: Clusters por ECC pero no por RFLP: 33 F: Clusters por RFLP y ECC: 15 Solsona et al Molecular and conventional epidemiology of tuberculosis in an inner city district. Int J Tuberc Lung Dis. 8;

22 Epidemiología Molecular y el Laboratorio de Microbiología Detección de la contaminación cruzada: Durante la preparación de la muestra. Durante la incubación en el sistema Bactec radiométrico. Promedio: 4%

23 Epidemiología Molecular y Programas de Control Identificación de grupos de riesgo para la transmisión: Albergues para indigentes, cárceles, afroamericanos. Retrasos en el acceso a los Servicios de Salud, hacinamiento. Mejoras en los estudios de contacto (trabajo, contactos ocasionales en actividades sociales). Evaluación de los Programas de Control.

24 Epidemiología Molecular y Patogenia En estudios poblacionales, determinados clones causan un número desproporcionado de casos: Familia Beijing (incluye la familia W): Vietnam: mas común en pacientes jóvenes. Gran Canaria: 27% de los casos de TBC en tres años. La cepa 210 se multiplica más rápidamente en macrófagos. Extractos lipídicos de la cepa CDC1551 estimulan la producción de gran cantidad de linfocinas.

25 Epidemiología Molecular y Transmisión de Cepas Resistentes Resultados conflictivos: Menor transmisibilidad: 30-80% menor agrupación en Holanda y SFCO % menor agrupación en Méjico y Sudáfrica. Menos casos secundarios por menor virulencia. Brotes de cepas multiresistentes: Cepa W en Nueva York. Estonia. El potencial de transmisión de una cepa multiresistente no puede ser determinado.

26 INH RIF RFLP pattern Nº. of MIC katg MIC rpob (nº of bands) isolates mg/ml mutation mg/ml mutation A (11) 2 8 S315T (a) <0,06 - B (13 ) 1 0,25 - (c) <0,06-1 0,25-32 S531L (a) C (13) 2 8 S315T <0,06 - D (14) (b) 3 0,25 - <0,06 - E (10) 2 8 S315T 32 S531L F (13) 2 8 S315T 4 A516V G (11) 2 8 S315T <0, pacientes de 6 hospitales Resistencia INH no tratados: 3,8% Resistencia INH tratados: 17,3% Agrupación 25%: 6 clusters de 2; 1 cluster de 3

27 Epidemiología Molecular y Frecuencia de Reinfección Inmunocompetente infectado o curado de TBC es resistente a la reinfección exógena: Innecesaria la quimioprofilaxis en un nuevo contacto. Recidiva: Tratamiento en función del patrón de resistencia de la cepa inicial. Del 16 al 75% de los segundos episodios de tuberculosis son reinfecciones exógenas: Tanto más cuanto mayor es la prevalencia de la TBC en la población.

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