One Health EJP

IMPART ondersteunt de ontwikkeling en harmonisering van fenotyperingsmethoden voor de detectie van antimicrobiële resistente bacteriën en gevoeligheidstesten.

1. Selectieve isolatie en detectie van colistine-resistente Enterobacteriaceae
2. Selectieve isolatie en detectie van carbapenemase-resistente Enterobacteriaceae
3. Opstellen van epidemiologische cut-offwaarden (ECOFF’s) voor veterinaire pathogenen
4. Verbeteren van de gevoeligheidstesten van Clostridium difficile

Kees Veldman van WBVR is projectleider IMPART.

Antimicrobiële resistentie (AMR) is zowel in de humane als in de veterinaire geneeskunde een groeiend probleem voor Europa en de rest van de wereld. AMR leidt bij tal van ziekten tot beperkte of slechte opties voor behandeling.

Tijdens de beoordeling van mogelijke bestrijdingsmaatregelen zal de ziektelast en de impact van AMR op de volksgezondheid worden geëvalueerd.

Binnen het RADAR-samenwerkingsverband richt WBVR zich op twee taken. Allereerst werken we samen met het Julius Institute (Universiteit Utrecht) aan de begeleiding van een PhD-student (woonachtig in Utrecht) die zich bezig houdt met het ontwikkelen en analyseren van methodes voor het kwantificeren van risicobrontoeschrijving. Hierbij wordt specifiek rekening gehouden met de variatie binnen Europa en de verschillende knooppunten van overdracht.

Ten tweede zijn we belast met de samenwerking en synthese van twee modellingwerkpakketten. Eén pakket is gericht op het modelleren van de dynamiek van AMR in dierproductiesystemen en in een volledig systeem met alle soorten hosts (mens en dier). Het andere pakket richt zich op de doorstroming van AMR van veestapel en andere bronnen, via voedsel, milieu en contact naar de mens, waarmee dus ook de volksgezondheid wordt beïnvloed.

Naast ‘cross-sectional’ data van Nederland, UK, Frankrijk, Duitsland, Spanje en Noorwegen zal in alle landen ook longitudinale data verzameld worden in ziekenhuizen en op veehouderijen.

De longitudinale monstername betekent dat meerdere monsters verspreid worden genomen door de tijd. Ook zal in deze periode data verzameld worden per bedrijf of ziekenhuis over het gebruik van antibiotica. Door deze data te combineren kan een beter beeld bepaald worden van de verspreiding van AMR over tijd.

Uiteindelijk wordt ook de moleculaire achtergrond bepaald van de DNA elementen die AMR verspreiden tussen bacteriën. Ook deze data zal vergeleken worden tussen de verschillende landen om te bepalen of trends op nationaal niveau ook breder in Europa voorkomen.

Om tot dit verbeterde inzicht te komen, wordt gebruik gemaakt van overdrachtsexperimenten en wiskundige modellen.

Een gezamenlijke PhD-student met Wageningen University (leerstoel Quantitative Veterinary Epidemiology, via NCOH) dient als hoofdkatalysator van dit onderzoekswerk. Collega's van Wageningen Livestock Research en Wageningen Economic Research leveren een bijdrage door het analyseren van de bioveiligheid in de praktijk en van de rendabiliteit van maatregelen. WBVR werkt ook samen met Franse partners, zowel aan het maken van modellen als aan overdrachtsexperimenten met Salmonella.

METASTAVA wil het potentiële gebruik van metagenomische analyse voor het referentielaboratorium evalueren door:

1. Het gericht verzamelen van referentiegegevens en referentiematerialen
2. Gerichte validatiegegevens te genereren
3. Criteria en hulpmiddelen voor te stellen voor een robuuste kwaliteitsborging (QA) van metagenomische workflows van voorbeeldselectie tot interpretatie van het resultaat

Metagenomische analyse wordt steeds vaker gebruikt om mogelijke oorzaken van onverklaarbare uitbraken van ziekten te identificeren, als aanvulling op routinematige diagnostische evaluatie en om de rol van het microbioom en het viroom in gezondheid en ziekte te bestuderen.

Momenteel wordt standaardisatie van metagenomics data-generatie en analyse-instrumenten voldoende afgedekt door andere lopende initiatieven (waaronder COMPARE). Het vertalen van deze veelbelovende technologische ontwikkelingen in diagnostische hulpmiddelen voor veterinaire en volksgezondheidslaboratoria vereist echter een zorgvuldige validatie, waarop dit project zich richt. Om Metagenomic-analyse te gebruiken voor robuuste diagnostiek, heeft METASTAVA verschillende belangrijke hiaten in onze kennis van NGS en metagenomics geïdentificeerd die moeten worden opgevuld:

1. Ontwikkeling van een set referentiegegevens voor de modelpathogenen, die de meest voorkomende steekproefsoorten vertegenwoordigen.
2. Ontwikkeling van geharmoniseerde workflows voor het genereren en analyseren van metagenomische gegevens passend bij een gedefinieerde diagnostische scope voor de modelpathogenen.
3. Ontwikkeling van een validatieprotocol voor metagenomische diagnostiek (inclusief kwaliteitsborging en robuustheidstests).

Het METASTAVA-project pakt de geïdentificeerde hiaten aan en gebruikt het hepatitis E-virus (HEV), norovirus (NoV), zoönotische pokkenvirussen, antibioticaresistente bacteriën en Shigatoxigenic Escherichia coli (STEC), als modelpathogenen bij het ontwikkelen van de methoden en referentiegegevenssets.

T. gondii is in staat om alle warmbloedige vertebraten te infecteren. De kat is de eindgastheer; zij scheiden oöcysten met de faeces uit in het milieu. Productiedieren kunnen via het milieu met oöcysten in contact komen en, als gevolg van de infectie, kunnen zich weefselcysten ontwikkelen in hun vlees. De mens kan geïnfecteerd raken door opname van oöcysten uit de omgeving (milieu route) of door consumptie van geïnfecteerd vlees (met weefselcysten) dat onvoldoende verhit is (vlees route).

De belangrijkste resultaten van TOXOSOURCES betreffen kwantitatieve schattingen van de belangrijkste bronnen en transmissieroutes van T. gondii-infectie. Voor de Nederlandse situatie is door het RIVM een berekening uitgevoerd voor de transmissie route via vlees, deze berekeningen zullen uitgebreid worden tot op Europees niveau. Bovendien zal de milieuroute nu ook in de berekeningen betrokken worden.

Door de uitbreiding van de berekeningen naar meerdere routes en bronnen en naar Europees niveau neemt de juistheid en de bruikbaarheid van de berekeningen toe. Hiervoor zal door het consortium inclusief WBVR een literatuurstudie uitgevoerd worden naar de prevalentie van T. gondii in dieren en in mensen in Europa.

De resultaten hiervan maken het mogelijk om de relatieve bijdragen van de verschillende transmissieroutes en specifieke productsoorten aan de humane Toxoplasma ziektelast te bepalen en om strategieën voor preventie te ontwikkelen.

Salmonella leidt tot meer dan 90.000 infecties en rond de 150 sterfgevallen per jaar in de EU. HEV is de oorzaak van enkele honderden sterfgevallen per jaar in de EU.

In een netwerk met Nederlandse en buitenlandse intituten zal WBVR bijdragen aan prevalentiestudies, aan de ontwikkeling van hygiëne-protocollen voor varkensbedrijven en slachterijen, en aan de ontwikkeling van specifieke tests om de persistentie van HEV op oppervlakken en de infectiviteit van circulerend virus aan te tonen.

Als producten van dit project worden opgeleverd:

1. Kwantitatieve microbiële risicoschattingen voor Salmonella en HEV
2. Een catalogus van effectieve hygiëne maatregelen ten aanzien van Salmonella en HEV
3. Workshops en trainingen voor kennisverspreiding over hygiëne-maatregelen
4. Specifieke tests voor het meten van persistentie en infectiviteit van Salmonella en HEV

Uiteindelijk doel is om de technologie verder te ontwikkelen zodat sequencing en daarmee bepaling van aanwezigheid van resistentie genen aan het ziekenhuisbed of op de boerderij mogelijk wordt.

WBVR heeft reeds ervaring met deze sequencing technologie, maar voor on-site gebruik zullen nieuwe protocollen ontworpen moeten worden; enerzijds om direct te gebruiken op klinische monsters in plaats van in het laboratorium gecultiveerde bacteriën, anderzijds om de noodzaak tot het gebruik van technische lab apparatuur te verkleinen.

Antibioticaresistentie wordt in de Kennis- en Innovatieagenda als kernprobleem genoemd, en dit project zal een praktisch instrument opleveren voor de snelle detectie van resistentie, zodat sneller een passende therapie kan worden gekozen. Dit draagt bij aan dier- en volksgezondheid, en dierenwelzijn.

Doordat antibioticaresistentie op DNA elementen ligt die door bacteriën worden uitgewisseld zijn de data van de huidige standaard DNA sequencing niet toereikend voor dit doel.

Samen met nationale referentielaboratoria wordt gewerkt aan een Europees-breed gestandaardiseerd protocol voor het uitvoeren van long-read sequencing, het ontwikkelen van analysemethoden en opzetten van methodes om bron-attributie studies uit te voeren.

Deze methoden kunnen en zullen worden toegepast op verschillende plaatsen in de productieketen. De internationale samenwerking, en de samenwerking tussen referentielaboratoria in de voedselveiligheid, en humane en diergezondheid, garanderen een proactieve bijdrage aan een veiligere voedselketen, en levert een direct bruikbaar instrument in het beheersen van voedselveiligheidsrisico’s.

Hierbij zal een sector overstijgende aanpak worden gebruikt, waar mogelijke oorzaken op de niveaus van primaire productie, epidemiologie en blootstelling, en het pathogeen zelf zullen worden onderzocht. Al deze factoren zullen gezamenlijk worden geanalyseerd door middel van een Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) model, waarbij het concrete resultaat voor de industrie, en overheden kennis en inzicht zal opleveren op het gebied van meest effectieve interventiemaatregelen zowel binnen de productiesectoren als binnen Public Health.

Het WBVR zal zich specifiek richten op de onderdelen primaire productie, pathogeen karakterisering, en modellering. Mogelijke aanpassingen in diermanagement en de huidige controle maatregelen, zoals vaccinatie programma’s en hygiene protocollen zullen worden geevalueerd, evenals de gevoeligheid van wettelijke sampling protocollen. Op pathogeen niveau zullen we onderzoeken of de recente afvlakking van de afname van Salmonella incidentie in Europa gerelateerd is aan genetische variatie in de bacterie, bijvoorbeeld door klonale expansie van specifieke bacteriestammen met grotere fitheid door versnelde celdeling, grotere virulentie of antibiotica resistentie.

Een breed scala aan bronnen zal worden meegenomen, inclusief die welke niet traditioneel onderdeel van surveillance zijn, bijvoorbeeld huisdieren, wilde fauna en omgevingsreservoirs.

WBVR richt zich op de ontwikkeling en toepassing van een risico-attributiemethode voor antimicrobiële resistentie (AMR) en draagt gegevens voor Campylobacter en AMR bij. DiSCoVer geeft WBVR toegang tot internationale expertise en gegevens - van groot belang is voor lopend onderzoek naar Nederlandse bronattributie-vraagstukken.

Met deze nieuwe en Europees geharmoniseerde en afgestemde gereedschappen kan snelle detectie, identificatie en karakterisatie efficiënt worden uitgevoerd. Dit draagt bij aan veilige en duurzame voedselproductie.

Binnen het project wordt gewerkt aan:

1. De detectie van verschillende Brucella stammen in verschillende bronnen en in verschillende epidemiologische contexten (w.b. natuurlijk landschap / ecosysteem, vee- en wildpopulatie samenstellingen, in Mediterraan, Oost, Noord en West Europa)
2. Het in kaart brengen van opkomende Brucella soorten middels genetische en fenotypische variatie, d.m.v. high throughput methoden (NGS, moleculaire tests, proteomics, metabolomics)
3. Beter begrip van virulentie en zoönotisch potentieel, d.m.v. in vivo en in vitro infectie modellen
4. Het ontwikkelen van een aanpak om informatie over opkomende Brucella soorten bij elkaar te brengen, en middels zulke harmonisatie nieuwe stammen sneller te kunnen herkennen/ karakteriseren

WBVR zal zich met name richten op het verkennen van de zoönotische potentie van nieuwe stammen van Brucella. WBVR zal een in vitro model ontwikkelen voor het testen van de pathogeniciteit. Dit model kan in de toekomst worden uitgebreid voor andere (mogelijk) pathogene microorganismen. Daarnaast werkt WBVR aan de genomische karakterisatie.

De verwachte resultaten van dit project zijn:

1. Een “OH Surveillance Codex”: een hoogwaardig kader voor een geharmoniseerde, transversale omschrijving en categorisering van surveillancegegevens die alle surveillancefasen en alle kennistypen omvatten;
2. Een “OHS Knowledge Hub”: een domeinoverschrijdende inventaris van beschikbare gegevensbronnen, methoden/algoritmes/instrumenten, die OHS-gegevensgeneratie, gegevensanalyse, modellering en beslissingsondersteuning ondersteunen;
3. “OHS Infrastructural Resources”: technische en infrastructurele bronnen die de basis vormen voor een succesvolle harmonisering en integratie van surveillancegegevens en -methoden. Deze infrastructurele bronnen omvatten geharmoniseerde gegevensstandaarden, softwarebibliotheken, ontologieën, terminologiemappings, softwaretools die gebruik van de “OHS Codex” ondersteunen.

De doelen van het project zijn:

1. Stimuleren van duurzame One Health-benaderingen op nationaal niveau binnen EU-landen, toegespitst op versterking van humane-veterinaire samenwerking met betrekking tot het vroeg signaleren en beoordelen van zoönotische bedreigingen;
2. Stappenplan richting een EU-structuur voor risicobeoordeling en risicoanalyse van zoönosen;
3. Ontwerp van een gemeenschappelijk IT-platform met bijbehorende gebruiksvriendelijke tools voor de verzameling en analyse van surveillance- en uitbraakgegevens over (door voedsel overgedragen) zoönosen en geharmoniseerde risicobeoordeling;
4. Opbouw van vaardigheden binnen en tussen EU-landen op diverse niveaus op het gebied van zoönotische ziekten.

Om deze doelen te behalen, is het werk onderverdeeld in vier werkpakketten, waarvan WP1 draait om de coördinatie, collaboratie en communicatie binnen het project. WP2 streeft naar de implementatie van forums voor een vroege signalering in EU-lidstaten. In diverse landen zijn dit soort signaleringsforums al succesvol in gebruik. We willen hiervan de best practices overnemen en richtlijnen bieden om met deze forums te beginnen. In WP3 willen we tot een EU One Health-structuur en een flexibel instrument voor risicobeoordeling komen om signalen uit het domein van volksgezondheid en het veterinaire domein snel en grondig te kunnen evalueren. Er zijn al veel gegevens voorhanden, maar deze zijn verspreid over tal van nationaal georiënteerde databases. Wij willen samen met EFSA en ECDC de mogelijkheden van een EU-breed gegevensplatform verkennen. Dit zal een enorme bijdrage leveren aan het analyseren van de risico's en het beheersen van uitbraken.

WBVR neemt deel aan dit project via alle vier de werkpakketten en fungeert als vervangend projectleider.

Voor WBVR omhelst dit een grote stammencollectie en bijbehorende data van voedselpathogenen (zoals Salmonella en Campylobacters) inclusief data over antibiotica-resistentie die zijn verzameld binnen het monitoringsprogramma.

Er wordt gewerkt aan een bank met referentiematerialen (bacteriestammen en metadata) die compleet beschikbaar zal worden gemaakt met het oog op toekomstige samenwerking tussen partnerinstituten. De databank zal bestaan uit metadata (bron, herkomst etc.), fenotypische data, epidemiologische data, demografische data en genomische data. Verder worden methodes voor cross-sectorale Proficiency Testen (PTs) opgezet op basis van Whole Genome Sequencing (WGS) en er worden pilots uitgevoerd om het systeem in de praktijk te testen.

Het opzetten van een dergelijke One Health referentiebank voor voedselpathogenen en zoönotische bacteriën zal leiden tot meer samenwerking tussen Europese partner instituten uit de verschillende sectoren en de kwaliteit en output van toekomstig onderzoek op het gebied van voedselveiligheid blijvend verbeteren.

Belangrijke uitgangspunten van MATRIX zijn:

1. De behoefte aan een probleem-georiënteerde benadering met gebruik van bestaande cases
2. Het besef dat binnen verschillende landen van de EU de actuele situaties verschillen en daarom specifieke oplossingen vereisen

WBVR draagt bij aan de evaluatie van bestaande netwerken en programma’s voor surveillance van microbiële risico’s van voedsel, en het ontwikkelen van road maps voor de implementatie van One Health surveillance.

Om de verspreiding van antibioticaresistentie in vleeskippen te beperken zijn de afgelopen jaren verschillende interventies gepleegd. Denk aan het verbieden van groeibevorderaars, reductie van antibioticagebruik en het verhogen van biosecurity in de keten. Toch is resistentie nog steeds aanwezig in vleeskippen. Er wordt nu dan ook gekeken naar andere interventiemogelijkheden om resistente bacteriën te verminderen.

Binnen het project VIMOGUT zal een PhD-student het microbioom van vleeskippen op bedrijven door de tijd meten en zullen deze worden gelinkt aan ESBL dragerschap om te bepalen wanneer interventies op het microbioom de grootste kans van slagen hebben.

Verder zal de PhD-student bijdragen aan de ontwikkeling van een in vitro model dat het microbioom in de darm van de kip nabootst in het laboratorium. In dit model kunnen de effecten van voedsel interventies bij de kip worden gemeten op het microbioom, zoals pre- en probiotica en voederadditieven, maar ook van therapeutische middelen zoals antibiotica en coccidiostatica.

De aanpak van antibioticaresistentie, met een One Health aanpak en met aandacht voor diergezondheid, staat hierbij centraal.

Om het doel te realiseren zullen hepatitis E virussen van varkens en mensen gekarakteriseerd worden en hun genetische eigenschappen nauwkeurig met elkaar vergeleken worden. Dit project zal aan het eind van de looptijd een methode opleveren voor het identificeren van gevaarlijke hepatitis E virussen in het varkensreservoir.

TRACE betreft een PhD project en levert daarmee ondersteuning voor zowel onderzoek als training van medewerkers. Dit versterkt ook de samenwerking tussen de Wageningen onderzoeksinstituten en de Universiteit.