Abstract | Keywords | Export | Availability | Bookmark

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Groep A rotavirussen behoren tot de familie van de Reoviridae en bevatten 11 dsRNA segmenten coderend voor zes structurele en zes niet-structurele proteïnen. Rotavirussen worden geclassificeerd of basis van de twee buitenste capside proteïnen VP7 (15 G genotypes) en VP4 (27 P genotypes). De vier belangrijkste menselijke G-P genotype combinaties, G1P[8], G2P[4], G3P[8] en G4P[8] zijn verantwoordelijk voor meer dan 90% van de rotavirusinfecties in Europa, Noord Amerika en Australië, in tegenstelling tot 68% in ontwikkelingslanden in Zuid Amerika en Azië en 50% in Afrika. Nagenoeg elk kind wordt geconfronteerd met rotavirusinfecties, gepaard gaande met overgeven en/of diarree, in zijn eerste levensjaren. Rotavirussen kennen nauwelijks geografische grenzen, en hun alomtegenwoordigheid wordt weergegeven door het feit dat kinderen in België en Bangladesh gelijkaardige infectie risico's lopen. Hoewel infecties zelden fataal zijn in de ontwikkelde wereld, sterven vele kinderen in ontwikkelingslanden door overmatig verlies van vocht, voordat ze een hospitaal of andere hulp kunnen bereiken. Vele van deze sterftes zijn te voorkomen. Orale rehydratatie en programma's voor de voorziening van zuiver en veilig drinkwater, hebben voor een spectaculaire daling van het aantal doden door diarree gezorgd, van 4,6 miljoen kindersterftes in 1982, naar een geschatte 2,5 miljoen in 2003. Ondanks deze verwezenlijkingen blijven rotavirusinfecties nog steeds de belangrijkste oorzaak van gastro-enteritis bij kinderen wereldwijd. Het is algemeen aanvaard dat een rotavirus vaccin dat bescherming kan bieden tegen een brede waaier aan verschillende rotavirus types, de beste manier is om rotavirusinfecties te kunnen controleren. Toevoeging van een rotavirus vaccin aan de routine vaccinatieschema's bij kinderen zou 5% van alle kindersterftes, en tot 40% van de kindersterftes door diarree, kunnen voorkomen. Preventie van rotavirale diarree door vaccinatie is de aangewezen strategie, aangezien vele studies reeds hebben aangetoond dat natuurlijke rotavirusinfecties bescherming bieden tegen ernstige ziekte tijdens een volgende infectie, en de graad van dehydratatie sterk verminderd. Recent verkregen twee nieuwe vaccins een licentie in vele landen en deze zullen weldra ter beschikking zijn voor algemeen gebruik. Hoewel deze vaccins een hoge efficaciteit vertonen tegen ernstige rotavirus diarree, zal het nog verschillende jaren duren voordat de volledige impact van de vaccins op ziekte en sterfte door rotavirusinfecties in ontwikkelde en ontwikkelingslanden duidelijk is. De complexe rotavirus epidemiologie zal zeker zijn invloed hebben op vaccinatie. Deze complexiteit werd duidelijk aangetoond in deze thesis, waarin de rotavirusdiversiteit werd onderzocht bij gehospitaliseerde patiënten in twee verschillende studiegebieden: België, een ontwikkeld land met een gematigde klimaat, en Bangladesh, een ontwikkelingsland met een subtropisch klimaat. Aangezien vele fecesstalen van Bangladesh naar België getransporteerd moesten worden voor analyse, werd een veilige en goedkope transportmethode ontwikkeld gebaseerd op SDS/EDTA behandelde chromatografie papier strips (Hoofdstuk II). Deze methode is zeer handig voor het veilig verzamelen, stockeren en transporteren van rotavirusstalen van afgelegen gebieden, waar geen elektriciteit of vriezers beschikbaar zijn. Onze studie over de moleculaire epidemiologie van rotavirussen in gehospitaliseerde patiënten in België (UZ Leuven) onderzocht verschillende opeenvolgende rotavirus seizoenen (1999-2006). Deze studie toonde aan dat G1-G4 en G9 rotavirusstammen de meest voorkomende genotypes zijn, en dat G6, G8 en G12 rotavirusstammen uitzonderlijk werden gedetecteerd (Hoofdstuk III). Rotavirusinfecties werden voornamelijk waargenomen in de wintermaanden. Zeer sterke schommelingen in de rotavirus genotype verdeling werden waargenomen over de verschillende jaren. De belangrijkste bevinding van deze studie was de opkomst van G9 rotavirusstammen als een van de belangrijkste circulerende rotavirus genotypes. In hoofdstuk IV en hoofdstuk V, beschrijven we de genetische karakterisatie van twee nieuwe rotavirusstammen (B1711 met runder karakteristieken en B4106 met konijn karakteristieken) geïsoleerd in België en hun mogelijke interspecies transmissie. Onze hypothese is dat de rotavirusstam B1711 (G6P[6]) het resultaat was van een reassortment tussen een runder- en een menselijke rotavirusstam en dat B4106 (G3P[14]) een interspecies transmissie van een konijnenrotavirus naar de mens was. De detectie van rotavirussen met dierlijke karakteristieken bij de mens, versterkt de hypothese dat interspecies transmissies een zeer belangrijke rol spelen bij rotavirussen in de natuur. De moleculaire epidemiologie van rotavirussen in gehospitaliseerde patiënten in stedelijk (Dhaka) en landelijk gebied (Matlab) in Bangladesh werd onderzocht van 2001 tot 2006 (Hoofdstuk VI). Rotavirusinfecties werden het hele jaar door waargenomen in beide gebieden in Bangladesh, alhoewel er pieken in de incidentie waren in de winter en de moesson periode van elk jaar. De resultaten toonden aan dat G1, G2, G4 en G9 de meest voorkomende stammen waren in Bangladesh, met een sterk fluctuerende verdeling over de verschillende seizoenen. Geen significante verschillen werden waargenomen in de distributie van rotavirus genotypes in stedelijk en landelijk gebied. Opvallend was dat niet-P[8] rotavirusstammen verantwoordelijk waren voor meer dan de helft van de rotavirusinfecties (57%) in het seizoen 2005-2006. Aangezien de bestaande rotavirusvaccins enkel het P[8] P-genotype bevatten, is het zeer onduidelijk hoe succesvol de vaccins zullen zijn in gebieden waar niet-P[8] stammen goed vertegenwoordigd zijn. De evolutionaire oorsprong van een ongewone humane rotavirusstam met varkens karakteristieken, Dhaka6 (G11), geïsoleerd uit een patiënt in Bangladesh, worden beschreven in hoofdstuk VII. Niet enkel het VP7-gen van Dhaka6 maakte deze stam interessant, ook het VP4 genotype van deze stam was volledig nieuw en werd P[25] genoemd. Een zeer uitgebreid onderzoek naar G12 rotavirussen, die worden beschouwd als het mogelijk 6de belangrijke humane genotype na G9, werd uitgevoerd in hoofdstuk VIII. We verzamelden prototype G12 stammen uit de Filippijnen en Thailand, en sequeneerden hun volledig genoom, samen met recente G12 stammen geïsoleerd in België en Bangladesh, om hun wereldwijde evolutie en verspreiding te achterhalen. Onze genetische analyse toonde aan dat reassortments tussen G12 en humane rotavirusstammen, het G12 genotype waarschijnlijk toeliet om zich beter aan te passen aan infecties van mensen en zich beter te kunnen verspreiden, en hierdoor een belangrijk humaan rotavirus genotype te worden. Deze studie toonde aan dat het sequeneren van volledige rotavirus genomen, in plaats van slechts enkele gensegmenten, noodzakelijk is om de volledige diversiteit, evolutie en oorsprong van virussen met een gesegmenteerd genoom te kunnen achterhalen. Rotavirusvaccinatie studies toonden een lagere efficaciteit aan tegen rotavirus genotypes die niet in de vaccins opgenomen werden. De mate waarin de vaccins in staat zullen zijn om bescherming te bieden tegen heterotypische rotavirus genotypes, is cruciaal voor het verdere succes van het vaccin. In onze studie werden rotavirussen met genotypes (G en/of P) die niet voorkwamen in de vaccins, waargenomen in zowel België als Bangladesh. Verder studies zullen moeten bepalen hoe succesvol de vaccins zijn tegen deze ongewone genotypes. Waarschijnlijk moet de samenstelling van de vaccins regelmatig worden aangepast, afhankelijk van de jaarlijks veranderende genotype verdelingen. Group A rotaviruses belong to the Reoviridae and consist of 11 dsRNA segments encoding six structural and six nonstructural proteins. They are classified based on the two outer capsid proteins VP7 (defining 15 G genotypes) and VP4 (defining 27 P genotypes). The four major human G-P genotype combinations, G1P[8], G2P[4], G3P[8] and G4P[8], represent more than 90% of the rotavirus infections in developed countries in Europe, North America and Australia, compared with only 68% in developing countries in South America and Asia and 50% in Africa. Nearly every child suffers due to rotavirus infection which causes vomiting followed by diarrhea in their first few years of life. Rotavirus shows no regard for geographic borders, and the ubiquity of the pathogen is reflected by the fact that Belgians face the same risk of infection as Bangladeshis. Although the infections are rarely fatal in the developed countries, many children in developing countries never reach a treatment center and die from dehydration as they lose critical body fluids faster than it can be replaced. These deaths are largely preventable. The oral rehydration therapy and programs to ensure that drinking water is safe, have led to impressive albeit inadequate reductions in the number of deaths due to diarrheal disease from 4.6 million deaths among children in 1982 to an estimated 2.5 million deaths among children in 2003. Despite these achievements, rotavirus infection continues to be the major cause worldwide of severe infantile gastroenteritis. Therefore, it is generally agreed that the control of the rotavirus infection requires the development of vaccines that efficiently protect against the range of rotavirus genotypes. Inclusion of rotavirus vaccines into the routine schedule for childhood immunization would prevent 5% of all childhood deaths and as much as 40% of all deaths due to diarrhoeal diseases. The rationale for rotavirus vaccination is based on numerous studies, which have shown that natural infection with rotavirus confers protection against clinically significant disease during re-infection and reduces the severity of dehydration. Recently, a new generation of rotavirus vaccines has been licensed in many countries and will soon be available for widespread use. Although they showed high efficacy against severe rotavirus diarrhea, identifying the full value of these vaccines to prevent morbidity and mortality from rotavirus in both developed and developing countries is still several years away. Nevertheless, rotavirus epidemiology is complex and has a potential impact on the implementation of vaccination. This complexity is amply illustrated in this thesis demonstrating the diversity of rotaviruses in hospitalized patients in two different settings: Belgium, a developed country with a temperate climate, and Bangladesh, a developing country with a sub-tropical climate. Since we needed to transport diarrheal stool samples from Bangladesh to Belgium, we developed a safe and inexpensive method for the transportation of rotavirus genetic materials using SDS/EDTA treated chromatographic paper strips (Chapter II). This method seemed to be convenient and safe to collect, store, and transport rotavirus samples from remote field areas where electricity or freezers are not available. Our study on the molecular epidemiology of rotaviruses in hospitalized patients (University Hospitals Leuven) in Belgium, encompassing several consecutive rotavirus seasons (1999-2006), indicated that G1-G4 and G9 rotavirus strains were the most common genotypes, in addition to some uncommon rotavirus strains, G6, G8 and G12 (Chapter III). The highest incidence of rotavirus infection was recorded in winter months and was rare in summer. Huge fluctuations in the distribution of rotavirus genotypes over time were noted. The most important finding of this study was the emergence of G9 strains for the first time in Belgium, which might necessitate the inclusion of G9 specificity in future rotavirus vaccines. In Chapter IV and Chapter V, we described the genetic characterization of two novel rotavirus strains (bovine-like B1711 and lapine-like B4106) isolated in Belgium and their possible interspecies transmission events. It was speculated that strain B1711 (G6P[6]) was derived through reassortant events between bovine and human rotaviruses, and that strain B4106 (G3P[14]) was transmitted from a rabbit to a human as a whole virion. The detection in human of these unusual strains that were previously believed to be restricted to animals, supports the notion that interspecies transmission of rotaviruses is a common event in nature. Molecular epidemiology of rotaviruses in hospitalized patients both in urban (Dhaka) and rural (Matlab) areas in Bangladesh was conducted between 2001 and 2006 (Chapter VI). Rotaviruses in Bangladesh were detected throughout the year in both settings. However, a sharp winter and a monsoon peak were observed each year. Our results indicated that G1, G2, G4 and G9 were the most common strains in Bangladesh. Large fluctuations of the genotype distribution over time were also observed. No significant difference was observed between the distribution of rotavirus strains in urban and rural areas. Most interestingly, the non-P[8] strains represented more than half of the strains (57%) during the rotavirus season 2005-2006. Since the currently licensed rotavirus vaccines do not include the non-P[8] specificity, it remains to be seen how these vaccines will perform in settings where the non-P[8] genotypes are prevalent. The evolutionary relationship of an unusual porcine-like G11 rotavirus strain isolated from a Bangladeshi patient has been described in Chapter VII. The novelty of this strain has not only been for its porcine-like VP7 but also for a new VP4 carried by the strain which is assigned as P[25]. A thorough investigation was performed for G12 rotaviruses, which are considered as the next emerging human rotavirus pathogens, after the G9 strains (Chapter VIII). We collected historical prototype G12 strains from the Philippines and Thailand as well as the recent G12 strains isolated in Belgium and Bangladesh, and sequenced their complete genomes to reconstruct their evolutionary history and worldwide spread. Our genetic analyses revealed that the acquirement of gene segments from human-adapted rotaviruses through reassortments might allow G12 strains to better propagate in humans, and hence to develop into an important emerging human pathogen. This study underscores the need for complete genome sequencing of rotavirus strains, instead of sequencing only one or two gene segments, to reveal the full story regarding the diversity, evolution and origin of the viruses with segmented genomes. The rotavirus vaccine trials showed an efficacy trend against the genotypes which were not incorporated into the vaccines. These findings indicate that the ability of the rotavirus vaccines to protect heterotypic genotypes is crucial. During our study period, heterotypic rotavirus genotypes, in relation to either G or P genotype of the licensed vaccine strains, were detected in Belgium and Bangladesh. Therefore, it remains to be seen how the licensed vaccines protect against these unconventional strains. It is likely that the composition of rotavirus vaccines will need to be periodically tailored to reflect the temporal and spatial genotype fluctuations. Groep A rotavirussen zijn de belangrijkste oorzaak van ernstige diaree bij jonge kinderen wereldwijd. Meer dan 125 miljoen jonge kinderen krijgen rotavirus-diaree elk jaar, waarvan er een half miljoen sterven, voornamelijk in ontwikkelingslanden. De epidemiologie van het rotavirus is zeer complex en is belangrijk voor het succes van vaccinatie. In deze thesis wordt de diversiteit van groep A rotavirussen bij gehospitaliseerde patiënten in België en Bangladesh onderzocht. Een grote diversiteit tussen verschillende circulerende rotavirus genomen werd aangetoond, en grote schommelingen in de genotype verdeling werden beschreven van jaar tot jaar. Zowel de meest voorkomende als ongewone rotavirusstammen werden gedetecteerd. Deze studie levert belangrijke informatie voor verdere vaccinontwikkeling en voor een beter inzicht in virus evolutie. Group A rotaviruses are the major etiological agents of severe infantile diarrhea worldwide. More than 125 million infants and young children develop rotavirus diarrhea globally each year, resulting in around half a million deaths in children, mostly in the developing countries. Molecular epidemiology of rotaviruses is complex and has a potential impact on the implementation of vaccination. In this thesis, genomic diversity of group A rotaviruses in hospitalized patients in Belgium and Bangladesh, has been illustrated. Rotaviruses showed a great genomic diversity with huge fluctuation of genotype distribution over time, and both conventional and unusual rotavirus strains were identified. This study provides information for both the development of rotavirus vaccines and our understanding of viral evolution.