Nationella referenslaboratorier för epidemiologisk typning av bakterier

Omfattning

Genetisk typning genom helgenomsekvensering, släktskapsanalys.

Fördelning av uppdrag

Klinisk mikrobiologi och vårdhygien, Region Skåne ansvarar för epidemiologisk typning av streptokocker och stafylokocker förutom MRSA. För epidemiologisk typning av övriga bakteriearter och MRSA ansvarar Folkhälsomyndigheten.
Vid frågor kontaktas det laboratorium som ansvarar för analysen.

Referensdiagnostik

Folkhälsomyndigheten erbjuder epidemiologisk typning av bakterier framförallt genom helgenomsekvensering (WGS). WGS och analys av helgenomdata från bakterier utförs rutinmässigt två gånger i veckan, med svarstid på 5–10 dagar. Metoderna är automatiserade och skalbara vilket möjliggör större provgenomflöden vid behov. Laboratoriet tar emot bakterieisolat och/eller extraherad nukleinsyra för sekvensering och kan även ta emot sekvensdata som genererats vid det lokala laboratoriet för extern analys.

Referensdiagnostik vid Folkhälsomyndigheten

I tabell 1 listas de agens och metoder Folkhälsomyndigheten erbjuder och i tabell 2 listas det som rutinmässigt ingår i den bioinformatiska analysen. I tabell 3 listas bakteriearter inom andra NRL-områden och där epidemiologisk typning ingår. Kontakta Folkhälsomyndigheten för diskussion när analys av art som ej listas specifikt önskas, eller vid specifika frågeställningar.

Endast analyser för prover som inte omfattas av de nationella övervakningsprogrammen debiteras, se Mikrobiella och immunologiska övervakningsprogram (folkhalsomyndigheten.se)

(a) Övriga bakteriearter kan analyseras för släktskap inom smittspårnings- och utbrottsanalyser under förutsättning att de kan odlas och extraheras. Kontakta Folkhälsomyndigheten för diskussion.

(a) AMRfinder uppdateras löpande med agens eller grupper av agens som har specifik analys. I dagsläget finns 28 agensspecifika analyser inkluderade, se mer:

• AMRFinderPlus (ncbi.nlm.nih.gov)
• Curated organisms (github.com)

(b) MLST utgår från typningscheman som underhålls på internationell nivå. Schemat baseras på PubMLST och är därmed begränsade till de scheman som finns där. Om MLST schema existerar, kommer resultat erhållas i form av allelnummer för varje enskild allel samt ST för isolatet.

(c) Släktskapsanalys baseras på genetiska skillnader mellan två eller flera isolat. Även jämförelse med tidigare sekvenserade prover kan utföras. En förutsättning för att bedöma relevans av likhet/olikhet är att det finns relevant sekvens att jämföra mot, vilken antingen sekvenserats tidigare på Folkhälsomyndigheten, eller om relevant publicerad helgenomsekvens finns tillgängligt (till exempel på GenBank), alternativt två isolat skickas in för jämförelse.

(d) Listade parametrar för provsvar ingår i de analysresultat som svaras ut med brev eller elektroniskt via LabPortalen. När plattformen för delning och analys av externt genererade sekvenser (GENSAM, se under rubriken Utveckling och samverkan) är i drift kommer samtliga parametrar vara tillgängliga för analyserna som utförs.

Referensdiagnostik vid Klinisk mikrobiologi, region Skåne

Region Skåne erbjuder epidemiologisk typning av streptokocker och stafylokocker (ej MRSA), i samarbete med Centrum för molekylär diagnostik inom samma förvaltning. I tabell 4 listas referensdiagnostik som erbjuds. Dessa typningar görs genom helgenomsekvensering (WGS) med massiv parallellsekvensering (NGS) och efterföljande mjukvaruanalys. Efter föregående diskussion kan laboratoriet även ta emot DNA eller sekvensdata som genererats externt för analys och göra släktskapsanalyser med tidigare isolat i den mån olika sekvenseringsmetoder tillåter jämförelser.

Analyserna besvaras med sekvenstyp enligt MLST och, i förekommande fall, med artspecifik typningsbeteckning såsom exempelvis emm-typ. Släktskapsanalysen kompletteras när det är möjligt med ett ”minimum spanning tree” baserat på kärngenomet (cgMLST) för arten, där närliggande isolat är inkluderade.

De bioinformatiska analyser som ingår i analysen beskrivs i tabell 5. De mjukvaror som anges i tabell 5 är aktuella 2024-09-15, men med kontinuerlig bioinformatisk utveckling så använder vi de som är bäst lämpade för tillfället. Format på resultat kan också förändras och uppdateras på lämpligt vis. Resultat-filerna som produceras vid en analys kan levereras över en juridiskt acceptabel fildelningsplattform på begäran när plattformen är på plats.

(a) Analys av Single nucleotide variations (SNV) kan utföras på förfrågan för alla ingående agens då två eller fler isolat finns tillgängliga (extra kostnad tillkommer).

(b) Analys av artspecifika virulens och resistensgener kan svaras ut på förfrågan (extra kostnad kan tillkomma).

(c) Subartbestämning av närliggande streptokockarter kan göras på förfrågan, om det inte kan göras med den allmänna artbestämningen (extra kostnad tillkommer).

(a) Klustret rapporteras som ett dendrogram. Distansmatris och tillhörande Newick fil kan fås på begäran

(b) På begäran.

Referensmaterial

Folkhälsomyndigheten har tillgång till bakterieisolat och tidigare genererade typningsdata inklusive helgenomsekvenser. Dessa kan tillhandahålls mot avgift om sådana inte kan erhållas genom etablerade funktioner för stamkollektioner så som CCUG och ATCC eller publikt tillgängliga helgenomsekvenser (kontakta Folkhälsomyndigheten för prisuppgift).

Region Skåne har tillgång till isolat av Streptococcus pyogenes och Streptococcus dysgalactiae som är typade enligt emm eller emm-liknande gen. Laboratoriet har även en stor samling av kliniskt relevanta streptokock- samt stafylokockarter. Materialet kan delas som uppodlade stammar, DNA eluat eller sekvenseringsdata (kontakta laboratoriet för prisuppgift).

Expertstöd

Folkhälsomyndigheten bistår med stöd inom sekvenseringsmetodik, inklusive extraktion, allmänna analyser av sekvensdata för smittspårning, utveckling och underhåll av specifika analyser av sekvensdata för specifika frågeställningar vilket inkluderar utveckling och uppsättning av mjukvaror och databaser för detta samt tolkning av analysresultat från helgenomsekvensering. Myndigheten har även kapacitet att utföra en utökad utredning där även extrakromosalt DNA kan kartläggas, t ex. vid smittspridning. Analysen är för närvarande en metod under utveckling, varför den inte listas under analyser.

Region Skåne bistår med expertstöd inom artspecifika metoder anpassade för kliniskt relevanta streptokock- och stafylokockarter vilket inkluderar DNA-extraktionsprotokoll, metoder för amplikonbaserad sekvensering av emm och emm-liknande gener, sekvenseringsmetodik, utveckling och underhåll av mjukvaror för bioinformatiska analyser av sekvensdata för smittspårning vid misstänkta utbrott av streptokocker eller stafylokocker. Utveckling och underhåll av artspecifika mjukvaror för bioinformatiska analyser av sekvensdata från betahemolytiska streptokocker i Grupp A, Grupp C och Grupp G, samt av Stafylococcus aureus samt expertstöd för att anpassa våra bioinformatiska mjukvaror till andra sekvenseringsplattformar.

Utveckling och samverkan

Folkhälsomyndigheten utför löpande utveckling och validering av nya analyser och/eller när ett nationellt behov föreligger. Kunskapsbasen inom analys och tolkning av sekvenseringsresultat utvecklas kontinuerligt genom nationella övervakningsprogram, nationella studier, deltagande i nationella och internationella nätverk samt samverkansgrupper. Myndigheten arrangerar kurser i helgenomsekvensering och dataanalys samt workshops inom metodologi, analys och tolkning.

Folkhälsomyndigheten har en ledande roll inom nationell samverkan kring typning med helgenomsekvensering bland annat genom projektet GENSAM (Gemensam nationell sekvenshantering inom mikrobiologi) där landets kliniska mikrobiologiska laboratorier bjudits till samarbete för en koordinerad och komplett verksamhet inom landet inom området.

Myndigheten deltar även i ett flertal nätverk för utbyte av kvalitetspaneler för epidemiologisk typning. Till exempel i ett nordiskt nätverk där antibiotikaresistenta bakterier jämförs mellan de deltagande länderna. Vid fynd av nya sekvenstypningsresultat såsom MLST-profiler deponeras data till publika databaser.

Region Skåne har ett väl utvecklat samarbete med flera forskargrupper på olika universitet för att bidra till att kunskapen om streptokock- eller stafylokock-orsakade infektioner ska öka. Laboratoriet har lång erfarenhet av emm-typning av invasiva beta-hemolytiska streptokocker och har i samverkan med Smittskydd Skåne utvecklat en arbetsmetod för meningsfull släktskapsanalys av identifierade isolat. Nya emm-typer delas med ECDC och bidrar till att hålla deras databas uppdaterad.

I pågående projekt har mjukvaror utvecklats för bioinformatiska analyser av flera olika bakteriearter och anpassade analyser av streptokocker och stafylokocker. Dessa hålls uppdaterade och delas genom samarbete i GMS-Mikro. Vid förfrågningar om fördjupade analyser för subartbestämning, subtypning enligt virulensgener eller nya typningsschema, kan befintliga analyser vid behov utökas.

Under perioden 2025–2029 planerar laboratoriet för att arrangera translationellt vetenskapligt och kliniskt möte om streptokock-orsakade sjukdomar och diagnostik.

Omvärldsbevakning och beredskap

Folkhälsomyndigheten utför löpande omvärldsbevakning inom teknikområdet helgenomsekvensering för att säkerställa att metodologin och databaser som används är ändamålsenliga och uppdaterade.

De mikrobiella övervakningsprogrammen är en viktig plattform för att upptäcka nationell smittspridning. Den breda verksamheten kring helgenomsekvensering inlusive dess maskinpark och personella resurser möjliggör högt kapacitetsutnyttjande och att omprioriteringar kan göras t.ex. vid större nationella utbrott. Detta leder till minskad sårbarhet och ökad beredskap vid ökade provvolymer.

Folkhälsomyndigheten får via sitt uppdrag tidigt ta del av en rad olika internationella utbrottsvarningar (till exempel via EWRS, ECDC och WHO). Mikrobiologis avdelningschefen är nationell mikrobiologisk fokalpunkt för ECDC och myndigheten får dagliga uppdateringar från ECDC om aktuella internationella smittskyddsrelevanta händelser. Myndigheten har också genom sitt samordningsansvar gentemot landets smittskydd löpande kontakt med landets samtliga smittskyddsenheter och får på så sätt information om smittskyddshändelser i landet. En systematisk litteratur och mediabevakning finns på myndigheten som kommuniceras bland annat via interna mejluppdateringar/nyhetsbrev samt dagliga möten. Ett nära samarbete mellan smittämnesansvariga epidemiologer och mikrobiologer finns inom myndigheten, där relevanta mikrobiologiska fynd och epidemiologiska signaler kommuniceras löpande.

Som NRL är Folkhälsomyndigheten i dialog med kliniska mikrobiologiska laboratorier liksom intressenter så som Svensk Förening för Vårdhygien och Smittskyddsläkarföreningen för att bedöma om behov föreligger att utveckla respektive erbjuda tjänster i form av stöd och/eller utförande av analys för alternativa typningsmetoder.

Prov som skickas för epidemiologisk typning till Klinisk mikrobiologi och vårdhygien, Region Skåne, analyseras och jämföras med tidigare kända isolat av samma art. Således kan regionala eller nationella utbrott med klonal spridning identifieras. Regionala utbrott rapporteras till regionala smittskyddsenheter och vid händelse av nationellt utbrott kommer vi samverka med Folkhälsomyndigheten.

Laboratoriet ingår i olika nationella nätverk mellan kliniska mikrobiologiska laboratorier och Folkhälsomyndigheten och har nära kontakt med vårdhygienisk expertis och regionala smittskyddsenheter.

Omvärldsbevakning sker löpande genom bevakning av nationella och internationella möte såsom Infektionsveckan, ESCMID Global, ASM Microbe och Asia Pacific Congress of Clinical Microbiology & Infection (APCCMI) samt av specialiserade möten såsom Streptococcal Biology Gordon Research Conference och Lancefield society. Vi har även medarbetare som deltar i ”ESCMID study group for Stafylococci and Staphylococcal Diseases”.