Helgenomsekventering

På verdensplan er infektionssygdomme skyld i cirka 22% af alle dødfald, og forskere fra bl.a. DTU Fødevareinstituttet forventer, at tallet vil stige i løbet af de kommende år på grund af den demografiske udvikling, befolkningstæthed, uligheder i sundhedssystemer, rejser, handel, skovrydning og klimaændringer.

De nuværende internationale overvågningssystemer for infektionssygdomme er i høj grad lagt an på lægers indrapportering, efter de har behandlet syge patienter. Det betyder, at sygdomsfremkaldende mikroorganismer har mulighed for ubemærket at sprede sig og gøre store befolkningsgrupper syge, inden de endeligt bliver opdaget dem.

Indtil for få år siden blev jagten på smittekilder i et sygdomsudbrud væsentligt forsinket af, at det kunne tage op til flere uger for læger og dyrlæger at få svar på, hvilken sygdomsfremkaldende mikroorganisme som var årsag til sygdommen. Organismen skulle først dyrkes, før den kunne identificeres og efterfølgende types ved konventionelle teknikker, hvor nogle går mere end 50 år tilbage.

Helgenomsekventeringsteknikker har imidlertid revolutioneret opklaringsarbejdet, fordi de hurtigt og relativt billigt kan kortlægge sygdomsfremkaldende mikroorganismers totale DNA-profil på én gang. Ved at kortlægge bakteriers arvemateriale er det også muligt at bestemme deres slægtskab samt andre faktorer såsom virulens og antibiotikaresistens og derved forstå, hvordan bakterier er relaterede og har udviklet sig over tid.

Den nye tilgang til sygdomsovervågning er banebrydende for den globale sygdomsbekæmpelse, idet den gør det muligt hurtigere og mere præcist at finde frem til udbrudskilden og dermed reducere følgerne af og omkostningerne ved udbruddet. Helgenomsekventering kan også bruges til at skaffe viden om antibiotikaresistente gener i bakterier ved at overvåge resistente kloner i mennesker og miljø.

Prisen for udstyr til at sekventere bakterier er faldet drastisk i løbet af de senere år, og det er samtidig blevet hurtigere at foretage kortlægningen, hvilket har været med til at udbrede brugen af sekventering.

Global datadeling

DTU Fødevareinstituttet forsker i helgenomsekventeringsteknikker. Herigennem er instituttet med til at sætte den internationale standard for påvisning, overvågning og studier af global spredning af sygdomsfremkaldende mikroorganismer og antibiotikaresistente bakterier. Instituttet arbejder også for at udbrede brugen af teknologien internationalt.

For eksempel står forskere fra DTU Fødevareinstituttet og DTU Systembiologi i spidsen for det store EU-forskningsprojekt COMPARE med 28 europæiske partnere. I projektet vil partnerne udvikle en global platform, hvor det er muligt i ’real time’ at udveksle og fortolke oplysninger fra hele verden om sygdomsfremkaldende mikroorganismers unikke genomsekvenser og sammenholde disse data med andre relevante informationer som blandt andet kliniske og epidemiologiske data.

Platformen skal bruges til at harmonisere den måde forskere, myndigheder, læger og organisationer over hele verden indsamler prøver, genererer genomsekvensdata og foretager risikovurderinger. Målet er, at de data, som genereres, kan bruges til at sætte hurtigt ind med målrettede initiativer for at redde liv og forebygge, at sygdommene spreder sig – både lokalt eller globalt.

Læs mere om det femårige forskningsprojekt i DTU Fødevareinstituttets pressemeddelelse fra den 20. januar 2015: Danmark i spidsen for global bekæmpelse af infektionssygdomme og på COMPARE's website.

DTU Fødevareinstituttet er også en af drivkræfterne bag et initiativ, der hedder Global Microbial Identifier, GMI. Målet for GMI er at opbygge en open-source internetbaseret løsning, som samler og viser genomsekvensdata om mikroorganismers art, type og antibiotikaresistens.

GMI’s potentiale er særligt stort i udviklingslande, hvor den nye teknologi kan indføres direkte som led i opbygningen af bedre sundheds- og fødevaresikkerhedssystemer.

I GMI arbejder forskere fra DTU Fødevareinstituttet i adskillige arbejdsgrupper, som har fokus på politiske spørgsmål, der hæmmer udbredelsen af teknologien i udviklingslande, udvikling af IT infrastruktur og online-værktøjer samt de første præstationsprøvninger indenfor helgenomsekventering.

Læs mere om GMI på websitet: Global Microbial Identifier.

Ny viden om gamle udbrud

Helgenomsekventering kan også gøre os klogere på fortiden, så den viden kan bruges til at tackle nutidens problemer med infektionssygdomme og antibiotikaresistens. For eksempel har forskere fra DTU Fødevareinstituttet ved hjælp af teknikken analyseret 315 prøver af Salmonella Typhimurium DT104 fra både mennesker og dyr, som var indsamlet mellem 1969 til 2012 i 21 forskellige lande på seks kontinenter. Ved hjælp af de nye data har de både afdækket bakteriens oprindelse, samt hvornår den udviklede resistens overfor gængse antibiotika. 

Sygdomsforebyggelse ved hjælp af spildevand

Kloaksystemer er en vigtig kilde til sygdomsfremkaldende mikroorganismer særligt i tætbefolkede områder med dårlig infrastruktur.

I et projekt på DTU Fødevareinstituttet undersøger forskere, om det ved hjælp af spildevandsprøver er muligt meget hurtigt og for forholdsvis små penge at generere store mængder data fra hele verden, som helt specifikt fortæller hvilke sygdomsfremkaldende mikroorganismer, der florerer i befolkningen i et bestemt område, og hvor mange bakterier der er resistente overfor behandling med antibiotika. 

I projektet bliver to liter spildevand fra kloakker på 70 indsamlingssteder rundt om på kloden analyseret ved hjælp af helgenomsekventering. De indsamlede data vil kunne bruges til at afsløre og forebygge infektionssygdomme og give vigtig information i kampen mod resistente bakterier, virus og parasitter.