Genomic epidemiology as a tool for understanding drivers of hepatitis A community outbreaks in Massachusetts and New Hampshire

Hepatitis A is een virus dat zich verspreidt wanneer minuscule hoeveelheden ontlasting van een besmet persoon per ongeluk in de mond van een ander persoon terechtkomen. Dit gebeurt meestal via besmet voedsel of water, maar het kan ook gemakkelijk worden overgedragen tussen mensen die in overvolle omstandigheden leven of geen toegang hebben tot schone sanitaire voorzieningen. Hoewel er al decennia een veilig en effectief vaccin bestaat, zijn veel volwassenen in de Verenigde Staten als kind nooit gevaccineerd en zijn ze ook nooit besmet geweest, waardoor zij kwetsbaar zijn. Wanneer grote groepen van deze ongevaccineerde volwassenen te maken krijgen met slechte leefomstandigheden, kan het virus gemeenschapswijde uitbraken veroorzaken die moeilijk te stoppen zijn.

In de afgelopen jaren zagen gezondheidsfunctionarissen in Massachusetts en New Hampshire hoe de gevallen van hepatitis A toenamen, met name onder mensen die dakloos zijn of drugs gebruiken. Om te begrijpen hoe het virus bewoog, maakten onderzoekers gebruik van een krachtig instrument genaamd genomische epidemiologie. Deze aanpak houdt in dat de volledige genetische code van het virus wordt gelezen bij patiënten. Door deze genetische codes te vergelijken, kunnen wetenschappers zien hoe nauw verschillende gevallen aan elkaar verwant zijn, waarbij ze effectief de stamboom van het virus traceren om te zien wie waarschijnlijk wie heeft besmet en hoe de uitbraak zich door het landschap bewoog.

Een team van wetenschappers van publieke gezondheidsdiensten en onderzoeksinstituten in Massachusetts en New Hampshire zette zich het doel om de hepatitis A-uitbraken in kaart te brengen die plaatsvonden tussen 2018 en 2024. Ze verzamelden bloedmonsters van honderden mensen die besmet waren geraakt en genereerden volledige genetische sequenties voor 241 van hen. Hun doel was om vast te stellen of de uitbraak die in 2023 opspeelde een voortzetting was van de enorme golf die de regio in 2018 trof, of dat het een nieuw begin was met een ander virus. Ze wilden ook zien of het virus zich voornamelijk verspreidde binnen specifieke groepen mensen of dat het tussen verschillende gemeenschappen versprong.

De onderzoekers ontdekten dat de twee uitbraken werden veroorzaakt door volkomen verschillende stammen van het virus. De golf die in 2018 en 2019 toesloeg, werd gedreven door een specifieke genetische versie van het virus die zich snel door de regio verspreidde. Tegen de tijd dat de gevallen in 2023 weer begonnen toe te nemen, was die oorspronkelijke stam grotendeels verdwenen. De nieuwe piek werd veroorzaakt door een andere genetische versie van het virus, wat erop wees dat de uitbraak van 2023 een apart evenement was, en geen voortslopend restant van de eerdere uitbraak. Dit onderscheid is cruciaal, omdat het betekent dat volksgezondheidsfunctionarissen niet kunnen aannemen dat het stoppen van de ene uitbraak automatisch de volgende voorkomt; elke uitbraak vereist haar eigen onderzoek en respons.

Binnen de uitbraak van 2018 onthulde de genetische data hoe het virus door de gemeenschap bewoog. De onderzoekers zagen dat mensen die dakloos waren of drugs gebruikten, centraal stonden in de verspreiding. Het virus reisde het meest frequent tussen individuen die deze risicofactoren deelden, waardoor er nauwe infectieclusters ontstonden. De data lieten echter ook zien dat het virus niet binnen deze groepen opgesloten bleef. Het sprong van mensen met deze risicofactoren naar anderen die deze niet rapporteerden, en het stak de staatsgrenzen over, bewegend tussen Massachusetts en New Hampshire. Sterker nog, het genetische bewijs suggereerde dat de uitbraak in New Hampshire waarschijnlijk werd ingezaaid door gevallen uit het naburige Massachusetts.

De studie benadrukte ook een verontrustende trend in vaccinatie. Hoewel gerichte inspanningen om volwassenen te vaccineren hielpen om het aantal gevallen na de initiële piek in 2018 terug te dringen, daalden de algemene vaccinatiegraden voor volwassenen aanzienlijk na het begin van de COVID-19-pandemie. Deze percentages keerden tijdens de onderzoeksperiode nooit terug naar hun eerdere niveaus. Deze daling liet een groot deel van de volwassen bevolking onbeschermd achter, wat een vruchtbare bodem creëerde voor het virus om terug te keren wanneer de omstandigheden dat toelieten. De onderzoekers merkten op dat mensen die drugs gebruiken of dakloos zijn, geen statische groepen zijn; nieuwe individuen komen voortdurend in deze situaties terecht, waarbij zij een gebrek aan immuniteit met zich meebrengen dat het risico op toekomstige uitbraken hoog houdt.

Om deze complexe data te duiden, ontwikkelde het team nieuwe, open-source tools waarmee andere wetenschappers hepatitis A-genomen snel en nauwkeurig kunnen analyseren. Ze vergeleken hun methode om het volledige virale genoom te lezen met de oudere, standaardmethode die slechts een klein fragment van de code van het virus leest. Ze ontdekten dat het lezen van het hele genoom een veel duidelijker beeld gaf van de transmissie, waardoor ze het verschil konden zien tussen gevallen die onder de oude methode identiek leken, maar in werkelijkheid verschillend waren. Deze hogere resolutie hielp hen te bevestigen dat mensen die in de buurt van elkaar woonden en dezelfde risicofactoren deelden, inderdaad elkaar besmetten.

De onderzoekers ontdekten ook dat het virus vaak meereisde met andere infecties. Door gebruik te maken van sequencing-methoden die meerdere virussen tegelijkertijd kunnen detecteren, vonden ze dat veel patiënten met hepatitis A ook besmet waren met hepatitis C, een virus dat via vergelijkbare routes wordt verspreid. Deze co-infectie droeg waarschijnlijk bij aan de ernstige ziekte en de hogere sterftecijfers die tijdens de uitbraken werden gezien, aangezien mensen met bestaande leverschade minder goed in staat waren om de nieuwe infectie te bestrijden.

Uiteindelijk toonde de studie aan dat het combineren van genetische data met traditionele gezondheidsonderzoeken een veel scherper beeld geeft van hoe ziekten zich verspreiden. De onderzoekers lieten zien dat hoewel risicofactoren zoals dakloosheid en drugsgebruik sterke drijfveren zijn voor transmissie, het virus sociale grenzen niet respecteert. Het beweegt tussen mensen met en zonder deze risicofactoren, en het steekt met gemak geografische grenzen over. De bevindingen suggereren dat om toekomstige uitbraken te stoppen, gezondheidsfunctionarissen sterke vaccinatieprogramma's voor volwassenen moeten handhaven, vooral in gemeenschapsettingen zoals gezondheidscentra die kwetsbare populaties bedienen. Ze moeten ook de hygiëne-infrastructuur verbeteren, zoals toegang tot schone toiletten en handwasstations, om de transmissieketen te doorbreken. Door deze nieuwe genetische tools te gebruiken, kunnen publieke gezondheidsteams nu de onzichtbare paden van het virus in kaart brengen en hun interventies gerichter richten, wat potentieel levens kan redden en toekomstige golven van infectie kan voorkomen.