Use of genomics to track bovine tuberculosis transmission
- PMID: 27217181
- DOI: 10.20506/rst.35.1.2430
Use of genomics to track bovine tuberculosis transmission
Abstract
The control of any infectious disease of livestock is made more difficult by the presence of a wildlife reservoir, as the reservoir is often poorly observed and difficult to manage. This problem is particularly acute for bovine tuberculosis (bTB) because the long duration of infection and low levels of infectiousness make tracing the sources of infection difficult. For over 30 years, the process of contact tracing has been aided by the exploitation of molecular markers in the pathogen, but this has largely only been capable of characterising broad associations between large communities of similar types. However, the recent advent of mass high-throughput 'whole-genome' sequencing (WGS) has revolutionised forensic epidemiology for other diseases, and now it has the potential to do so for bTB. In this review, the authors consider the historical context of WGS use and look at what prior molecular techniques have already achieved. They outline the key approaches to interpreting WGS data and consider both the role of advanced analytical techniques that exploit the evolutionary and epidemiological properties of the system and the problems associated with quantifying the role of hidden reservoirs of disease. Finally, they consider the particular difficulties associated with developing this technology for routine diagnostics and its potential for mass use.
Les maladies infectieuses affectant les animaux d’élevage sont plus difficiles à contrôler lorsqu’il existe un réservoir sauvage, celui-ci étant souvent difficile à observer et à gérer. Ce problème est particulièrement crucial dans le cas de la tuberculose bovine en raison de la durée prolongée de l’infection et des faibles niveaux d’infectiosité qui rendent difficile le traçage des sources d’infection. Pendant plus de 30 ans, le processus de traçage des contacts s’est appuyé sur l’exploitation de marqueurs moléculaires au sein de l’agent pathogène, mais cette technique n’a guère pu aller au-delà d’une caractérisation d’associations générales entre vastes communautés de types similaires. L’avènement récent du séquençage massif à haut débit du génome entier a toutefois révolutionné l’épidémiologie légale appliquée à d’autres maladies, et il en ira bientôt probablement de même pour la tuberculose bovine. Les auteurs de cette synthèse s’intéressent au contexte historique de la mise au point du séquençage du génome entier en relevant ce que les techniques moléculaires antérieures avaient déjà accompli. Ils soulignent les principales méthodes pour interpréter les données générées par le séquençage du génome entier et examinent aussi bien le rôle des techniques analytiques les plus avancées basées sur l’exploitation des propriétés évolutionnistes et épidémiologiques du système que les problèmes qui se posent lorsqu’on cherche à quantifier le rôle joué par les réservoirs inapparents d’une maladie. Enfin, ils exposent les difficultés particulières liées à la mise en oeuvre de cette technologie pour des applications diagnostiques de routine ainsi que son potentiel d’utilisation à grande échelle.
La presencia de un reservorio en la fauna salvaje siempre complica la lucha contra las enfermedades infecciosas del ganado, en la medida en que esos reservorios son observados con poca frecuencia y resultan difíciles de gestionar. Este problema cobra especial gravedad en el caso de la tuberculosis bovina, pues la larga duración de la infección y los bajos niveles de infecciosidad hacen difícil localizar el origen de los focos. Durante más de 30 años se han empleado marcadores moleculares del patógeno como método auxiliar en el proceso de localización de los contactos, pero ello casi siempre ha servido únicamente para caracterizar correlaciones más bien laxas entre grandes comunidades de tipos parecidos. En los últimos tiempos, sin embargo, el advenimiento de la secuenciación masiva de alto rendimiento de genomas completos ha revolucionado la epidemiología forense aplicada a otras enfermedades, y ahora puede ocurrir otro tanto con la tuberculosis bovina. Los autores, tras repasar el contexto histórico del uso de la secuenciación de genomas completos, exponen los resultados que hasta la fecha se han podido obtener con las técnicas moleculares anteriores. Asimismo, describen brevemente los principales métodos para interpretar los datos de secuenciación de genomas completos y examinan tanto la función de las técnicas analíticas avanzadas que explotan las propiedades evolutivas y epidemiológicas del sistema como los problemas que surgen para cuantificar la intervención de reservorios ocultos de enfermedad. Por último, exponen las especiales dificultades que plantea el desarrollo de esta tecnología para efectuar diagnósticos sistemáticos y las posibilidades que ofrece para una utilización generalizada.
Keywords: Agent pathogene; Genomique; Reservoir; Sequencage haut-debit; Transmission de la maladie; Tuberculose bovine.
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