Expanding contributions o f the global laboratory netw ork for poliom yelitis eradication, 2000-2001 Further to the resolution on poliomyelitis eradication adopted by the World Health Assembly in 1988,' a global network o f polio laboratories was established by WHO. As polio eradication progresses,^ the laborato ry network is expanding its role to meet new programme needs such as providing ge nomic data on aU wild polioviruses, imple menting supplementary surveillance to pro vide evidence for the absence o f poliovirus circulation and characterizing vaccinederived polioviruses (V D P V ). This article provides an update on the network’s struc ture, accreditation status, workload and performance, and describes its expemding activities as the polio eradication initiative approaches its goal.
Attributions élargies du réseau m ondial des laboratoires pour l'éradication de la poliom yélite, 2000-2001 Pour faire suite à la résolution adoptée par l’As semblée mondiale de la Santé en 1988 d’éradi quer la poliomyélite,' un réseau mondial de la boratoires d’étude de la poHomyélite a été créé par l’OMS. Au fu r et à mesure de la progression de l ’éradication de la poliomyélite,' ce réseau de laboratoires joue un rôle croissant afin de répon dre aux nouveaux besoins du programme, en fournissant par exemple des données génomi ques sur tous les poliovirus sauvages, en mettant en place une surveillance supplémentaire afin de faire la preuve de l’absence de circulation du poliovirus et en caractérisant les poliovirus déri vés de la souche vaccinale (P VD V). Cet article fait le point sur la structure, les conditions d’accréditation, la charge de travail et les résul tats de ce réseau et explique la façon dont ses activités se développent au fu r et à mesure que l’initiative d’éradication de la poliomyélite approche de son but.
WORLD HEAL1H ORGANIZATION Geneva ORGANISATION MONDIALE DE LA SANTÉ Genève Annual subscription / Abonnement annuel Sw. fr. / Fr. s. 230.6.5001.2002 ISSN 0049-8114 Printed in Switzerland
Resolution WHA41.28, WHA41/1988/REai, p. 72. See No. 13,2002, pp. 98-107.
' RésolutionWHA41.28,W HA41/1988/REai,p.72. ' VoirN“ 13,2002,pp.98-107.
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In December 2001, the network was fully operational in all 6 WHO regions and included 147 laboratories: 7 global specialized laboratories, 16 regional reference laboratories, 84 national laboratories and 40 sub-national laboratories (in large countries). An annual accreditation scheme, introduced in 1997, ensures standard procedures, promotes integration of laboratory-based and case-based surveillance, and evaluates work practices, workload and performance indicators. At the end of March 2002, 135 laboratories (92%) were fully accredited, 4 were provisionally accredited (defined as deficient in one of the areas examined and given a limited time to improve performance before re-assessment), 2 laboratories were pending an accreditation review, and 2 sub-national laboratories had failed to reach accreditation standard. Detection of poliovirus circulation is dependent on having a sensitive surveillance system for cases of acute flaccid paralysis (A.P). A basic role of the polio laboratory network is to provide virologic evidence of where poliovirus is circulating to guide supplementary immunization activities aimed at interrupting transmission. As a measure of this role, the key performance indicators include the timeliness of reporting (poliovirus isolation results to national programmes within 28 days of receipt of the specimen) and nonpolio enterovirus (NPEV) isolation rate as a measure of both the integrity of the reverse cold chain during specimen transportation and the technical capability of the laboratory to detect enteroviruses. Despite a substantial increase in the number of specimens processed in 2001 (64 443) compared with 2000 (59 666), the time taken to report virus isolation results has continued to decrease, with more than 90% of laboratory results in 2001 reported to the programme within 28 days of receipt of the specimen in the laboratory (Table 1).
En décembre 2001, le réseau était entièrement opérationnel dans les 6 régions de lOMS et comportait 147 laboratoires: 7 laboratoires spécialisés mondiaux, 16 laboratoires de référence régionaux, 84 laboratoires nationaux et 40 laboratoires sous-nationaux (dans les grands pays). Un système daccréditation annuelle, introduit en 1997, garantit des procédures standards, favorise lintégration de la surveillance basée au laboratoire et fondée sur les cas, et évalue les méthodes de travail, la charge de travail et les indicateurs defficacité. A la fin mars 2002, 135 laboratoires (92%) étaient entièrement accrédités, 4 létaient provisoirement car présentant des défaillances dans lun des domaines examinés et qui se sont vu accorder un délai pour améliorer leurs résultats avant dêtre réévalués), 2 autres étaient dans lattente dun examen daccréditation et 2 laboratoires sous-nationaux navaient pas satisfait aux normes daccréditation. La détection de la circulation du poliovirus repose sur un système de surveillance sensible des cas de paralysie flasque aiguë (P.A). Un des rôles fondamentaux du réseau de laboratoires de la poliomyélite est de fournir des preuves virologiques concernant les endroits où le poliovirus circule, de façon à orienter les activités de vaccination supplémentaire visant à interrompre sa transmission. Pour cela, les indicateurs defficacité importants sont la notification des cas en temps voulu (résultats des isolements transmis aux programmes nationaux dans les 28 jours suivant la réception des échantillons) et le pourcentage des isolements dentérovirus non poliomyélitiques, qui sert à apprécier lintégrité de la chaîne du froid au cours du transport des échantillons et la capacité technique du laboratoire à détecter les entérovirus. Malgré une augmentation non négligeable du nombre déchantillons traités en 2001 (64 443) par rapport à 2000 (59 666), le temps mis pour notifier les résultats de lisolement viral a continué à diminuer, plus de 90% des résultats ayant été rapportés au programme dans les 28 jours ayant suivi la réception de léchantillon au laboratoire (Tableau 1).
Table 1. Laboratory performance indicators by WHO region, 2000-2001 Tableau 1. Indicateurs d’efficacité des laboratoires par Région OMS, 2000-2001 2000 Number of poliovirus isolates Nombre d’isolements de poliovirus Results in NPEV – 28 days Entérovirus Résultats non poliodans les myélitiques 28 jours (%) (%) 2001 Number of poliovirus isolates Nombre d’isolements de poliovirus Results in NPEV – 28 days Entérovirus Résultats non poliodans les myélitiques 28 jours (%) (%)
WHO region Région
Specimens Wild a Echantillons Sauvagea
Sabin
Specimens Wild a Echantillons Sauvagea
Sabin
Africa – Afrique Americas – Amériques Eastern Mediterranean – Méditerranée orientale Europe South-East Asia – Asie du Sud-Est Western Pacific – Pacifique occidental Total
11 891 1 495 6 110 9 092 20 442 10 636 59 6 6 6
160 0 287 0 272 0 719
664 31 145 143 387 235 1 605
9% 15% 12% 6% 16% 12% 12%
36% NA/ND 80% 81% 94% 87% 77%
18 515 3 404 7 258 4 716 19 752 10 798 64 4 4 3
63 0 140 2 268 0 473
979 41 108 130 268 227 1 753
14% 15% 15% 16% 19% 11% 15%
88% NA/ND 83% 91% 99% 92% 92%
a Number of cases with wild poliovirus isolated. – Nombre de cas dans lesquels un poliovirus sauvage a été isolé. NA = Not available. – ND = Non disponible.
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WEEKLY EPIDEMIOLOGICAL RECORD, NO. 17, 26 APRIL 2002
In addition to the primary functions of isolation and intratypic differentiation (ITD) of polioviruses (i.e. determining whether virus is wild or vaccine type) from A.P cases, the laboratory network now provides detailed molecular epidemiological data on every wild poliovirus isolated. This detailed information is provided within 90 days of onset of paralysis of the case, and often within 60 days of onset in high priority cases. Genomic sequencing information and close collaboration between network laboratories allows tracking of virus strains, within and between countries, and identifying the origin of viruses imported into polio-free countries.3 .ollowing the detection of VDPV associated with an outbreak of poliomyelitis (circulating VDPV (cVDPV)) in the Dominican Republic and Haiti (Hispaniola island) in October 2000,4 laboratory network activities have been extended to include screening for these viruses. Although derived from vaccine virus, cVDPVs have acquired wildvirus-like neurovirulence and transmissibility and possess molecular characteristics that differentiate them from either vaccine or wild virus. Since January 2001, all poliovirus isolates globally have been subjected to two methods of intratypic differentiation, one antigenic and one molecular. If both tests indicate that the isolate is non-Sabin-like, the virus is classified as wild poliovirus, concordant Sabin-like results are classified as Sabin-like (vaccine virus), and any discordant results or Sabin-like isolates lacking 2 ITD tests are immediately forwarded for sequence analysis of the full VP1 region of the virus genome. These isolates are then classified based on the sequencing results: <1% difference from Sabin vaccine virus is classified as Sabin-like, 1%-15% difference is classified as VDPV, and >15% difference would be classified as wild virus. The effectiveness of this additional screening was demonstrated when a small outbreak of cVDPV was detected in the Philippines in March 2001.5 Several network laboratories have also re-tested stored vaccine-like poliovirus isolates from before 2001 using the two ITD methods and subjecting strains with atypical results to further investigation. Of the 3 423 isolates examined to date, 3 257 have been shown definitively to be typical Sabin-like viruses (Table 2). The only highly divergent viruses identified that are not directly associated with the outbreaks in Hispaniola island and the Philippines have been 3 polioviruses isolated from immunodeficient individuals (iVDPV) and 1 isolate from the Russian .ederation in 1999 that was not associated with an outbreak or immunodeficiency. These results, although preliminary, suggest that the emergence of cVDPVs is a very rare event. With approaching global certification of polio eradication, additional evidence for the absence of circulating wild polioviruses is being sought. The polio laboratory network has been instrumental in developing and validating methods of supplementary surveillance for polioviruses, includ3 4 5
En plus des fonctions principales disolement et de différenciation intratypique (DIT) des poliovirus (à savoir déterminer si le virus est de type sauvage ou de type vaccinal) provenant des cas de P.A, le réseau de laboratoires fournit désormais des données détaillées sur lépidémiologie moléculaire de chaque poliovirus sauvage isolé. Cette information détaillée est fournie dans les 90 jours suivant lapparition de la paralysie, et souvent dans les 60 jours pour les cas hautement prioritaires. Le séquençage génomique et la collaboration étroite qui sest instaurée entre les laboratoires du réseau permettent de suivre les souches virales tant à lintérieur des pays que dun pays à lautre et didentifier lorigine des virus importés dans les pays exempts de poliomyélite.3 Suite à la détection dun poliovirus dérivé dune souche vaccinale (PVDV) associé à une flambée de poliomyélite (PVDV circulant ou PVDVc) survenue en République dominicaine et à Haïti (île dHispaniola) en octobre 2000,4 les activités du réseau de laboratoire ont été élargies afin dinclure le dépistage de ces virus. Bien que dérivés de la souche vaccinale, ces virus ont acquis une neurovirulence et une transmissibilité comparables à celles du virus sauvage et possèdent des caractéristiques moléculaires qui les distinguent à la fois du virus sauvage et du virus vaccinal. Depuis janvier 2001, tous les isolements de poliovirus réalisés dans le monde ont été soumis à deux méthodes de différenciation intratypique, lune antigénique et lautre moléculaire. Si ces deux tests indiquent que lisolement nest pas de type Sabin, le virus est rangé dans le type sauvage, si les résultats correspondent au type Sabin, il est rangé dans le type Sabin (virus vaccin), et tout résultat discordant ou tout isolement de type Sabin nayant pas fait lobjet des 2 tests DIT sont immédiatement transmis pour séquençage de lensemble de la région VP1 du génome viral. Ces isolements sont ensuite classés en fonction des résultats du séquençage: sils présentent <1% de différence par rapport au virus vaccin Sabin ils sont rangés dans le type Sabin, entre 1% et 15% dans les poliovirus dérivés de la souche vaccinale et >15% dans les poliovirus sauvages. Lefficacité de ce dépistage supplémentaire a été mise en évidence lorsquune petite flambée due à PVDVc a été détectée aux Philippines en mars 2001.5 Plusieurs laboratoires du réseau ont également retesté des isolements de poliovirus de type vaccinal davant 2001 quils avaient conservé au moyen des deux méthodes de DIT et ils ont soumis les souches présentant des résultats atypiques à des études plus approfondies. Sur les 3 423 isolements examinés à ce jour, on a montré que 3 257 étaient sans aucun doute des virus de type Sabin (Tableau 2). Les seuls virus très différents quon ait identifiés et qui ne sont pas directement associés aux flambées survenues dans lîle dHispaniola et aux Philippines ont été 3 poliovirus isolés chez des sujets présentant une immunodéficience (PVDVi) et 1 isolement de 1999 provenant de la .édération de Russie, associé ni à une flambée ni à une immunodéficience. Ces résultats, bien que préliminaires, laissent à penser que lémergence dun PVDVc est un événement très rare. A lapproche de la certification mondiale de léradication de la poliomyélite, on recherche des preuves supplémentaires de labsence de poliovirus sauvages circulants. Le réseau des laboratoires de la poliomyélite a joué un rôle important dans lélaboration et la validation des méthodes de surveillance supplémentaire des polio3 4 5
See No. 43, 2001, pp. 332-335. See No. 49, 2000, pp. 397-398. See No. 41, 2001, pp. 319-320.
Voir No 43, 2001, pp. 332-335. Voir No 49, 2000, pp. 397-398. Voir No 41, 2001, pp. 319-320. 135
RELEVE EPIDEMIOLOGIQUE HEBDOMADAIRE, No 17, 26 AVRIL 2002
ing environmental surveillance and enterovirus surveillance. Almost 2 000 polioviruses have been isolated each year from A.P cases, with at least another 2 000 polioviruses isolated from enterovirus and environmental surveillance systems (data not shown). Each year, approximately 10 000 non-polio enteroviruses have also been isolated from A.P patients, and many more from other surveillance systems.
virus, notamment en ce qui concerne la surveillance environnementale et la surveillance des entérovirus. Chaque année, presque 2 000 poliovirus ont été isolés à partir des cas de P.A, et au moins 2 000 autres à partir des systèmes de surveillance des entérovirus et de lenvironnement (données non présentées). Chaque année, on a également isolé près de 10 000 entérovirus non poliomyélitiques chez des patients présentant une P.A et bien davantage à partir des autres systèmes de surveillance.
Table 2. Sequencing results of VP1 region of Sabin-like isolates with 2 intratypic differentiation (ITD) tests, 1999-2001 Tableau 2. Résultats du séquençage de la région VP1 des isolements de type Sabin ayant subi 2 tests de différenciation intratypique, 1999-2001 Isolates with 2 ITD results Isolements avec 2 résultats de DIT 197 256 478 853 1 561 78 3 423 Sabin-likea isolates Isolements de type Sabina 187 224 398 824 1 561 63 3 257 Isolates pending sequencing Isolements en attente de séquençage 10 0 80 26 0 12 128 cVDPV isolates Isolements PVDVc iVDPV isolates Isolements PVDVi VDPV with unknown sourceb PVDV d’origine inconnueb 0 0 0 1 0 0 1
WHO region – Région
Africa – Afrique Americas – Amériques Eastern Mediterranean – Méditerranée orientale Europe South-East Asia – Asie du Sud-Est Western Pacific – Pacifique occidental Total a
0 31 0 0 0 3 34
0 1 0 2 0 0 3
Either concordant Sabin-like results in ITD tests or <1% sequence difference compared to Sabin vaccine virus. – a Résultats correspondant au type Sabin dans les tests de DIT ou présentant <1 % de différence dans les séquences par rapport au virus vaccin Sabin. b VDPV not associated with an outbreak or immunodeficiency. – b PVDV associé ni à une flambée ni à une immunodéficience.
Although these supplementary forms of surveillance are not as widely applied as A.P surveillance, it is expected that evidence generated through these surveillance systems will be essential for polio-free certification in some areas of the world and that these systems will be needed for continued surveillance after certification. Alternative surveillance systems may also play a significant role in the search for cVDPVs, as A.P surveillance may not be the most sensitive or appropriate method for detecting these viruses during the early stages of transmission. Editorial note. During 2000-2001, the global laboratory network for poliovirus made significant improvements in performance quality, expanded its mandate to include surveillance for VDPVs and provided substantial evidence for the eradication of wild poliovirus type 2. The network played a key role in documenting the interruption of indigenous transmission in the WHO Western Pacific Region, detecting the importation of poliovirus into polio-free countries, detecting outbreaks associated with cVDPVs and establishing the elimination of poliovirus lineages in remaining reservoir countries. The timeliness of reporting of stool specimen results improved in all regions, particularly in the WHO African Region, where the rate more than doubled. Though the expected isolation rate for NPEV can vary widely due to climate, hygiene and altitude, it is notable that all regions achieved a rate >10% by 2001. Key milestones during 20002001 included the upgraded status of the Enterovirus Research Centre in Mumbai (India) to a Global Special136
Même si ces formes supplémentaires de surveillance ne sont pas aussi largement appliquées que la surveillance de la P.A, on pense que les données générées par ces systèmes seront indispensables pour certifier exemptes de poliomyélite certaines régions du monde et que ces systèmes seront nécessaires pour la surveillance continue après la certification. Dautres systèmes de surveillance peuvent également jouer un rôle important dans la recherche des PVDVc, car la surveillance de la P.A nest peut-être pas la méthode la plus sensible ou la plus appropriée pour détecter ces virus au cours des premières phases de la transmission. Note de la rédaction. En 2000-2001, le réseau mondial des laboratoires détude des poliovirus a réalisé des améliorations importantes sur le plan de la qualité des résultats, a élargi son mandat pour y inclure la surveillance des PVDV et a fourni des éléments de preuves sérieux quant à léradication du poliovirus sauvage de type 2. Ce réseau a joué un rôle important pour documenter linterruption de la transmission autochtone dans la Région OMS du Pacifique occidental, détecter limportation de poliovirus dans des pays exempts de poliomyélite, détecter les flambées associées au PVDVc et pour démontrer lélimination de lignées de poliovirus dans les pays réservoirs restants. La notification en temps utile des résultats des analyses de selles a progressé dans lensemble des régions OMS, en particulier dans la Région africaine où elle a plus que doublé. Bien que le pourcentage des isolements dentérovirus non poliomyélitiques attendu puisse montrer des variations considérables en fonction du climat, des conditions dhygiène et de laltitude, il est remarquable que lensemble des régions soient parvenues à un chiffre supérieur à 10% en 2001. Les étapes importantes en 2000-2001 ont compris la revaloriWEEKLY EPIDEMIOLOGICAL RECORD, NO. 17, 26 APRIL 2002
ized Laboratory and provisional accreditation of the laboratory in Pyongyang (Democratic Peoples Republic of Korea), where previously there had not been access to an accredited laboratory. The few remaining network laboratories that are not fully accredited have made arrangements to have their specimens processed in parallel in a fully accredited laboratory.
sation du statut du Centre de Recherche sur les Entérovirus de Mumbai (Inde), qui est devenu laboratoire spécialisé mondial, et laccréditation provisoire du laboratoire de Pyongyang (République populaire démocratique de Corée), où auparavant il nexistait aucun laboratoire accrédité. Les quelques laboratoires restants qui ne sont pas entièrement accrédités ont pris des dispositions pour que leurs échantillons soient traités en parallèle dans un laboratoire accrédité. En dépit des progrès réalisés, le réseau de laboratoires se heurte à plusieurs problèmes. Pour répondre à la nécessité qua le programme de réagir rapidement à la détection dun poliovirus, le Groupe consultatif technique sur léradication de la poliomyélite a recommandé en 2001 que les laboratoires puissent avoir des preuves virologiques disponibles plus rapidement. Plus précisément, on a demandé aux laboratoires a) daider à réduire encore le laps de temps qui sécoule entre le début de la paralysie et la réception des résultats de la DIT en le faisant passer de 90 à 60 jours; et b) de réduire à 28 jours le laps de temps qui sécoule entre les résultats de la DIT et le séquençage des poliovirus sauvages. Les laboratoires ont bien réagi à cette demande. A la fin de lan 2000, presque toutes les notifications disolement de poliovirus sauvage étaient disponibles dans les 45 jours suivant la réception des échantillons. En 2001, pour presque tous les isolements critiques, on a obtenu le séquençage dans les 60 jours suivant la réception de léchantillon de selles original. Pour progresser encore et parvenir à satisfaire aux recommandations du Groupe consultatif technique, des améliorations doivent être apportées dans le transport des échantillons entre laboratoires ainsi que dans le séquençage et la communication des résultats dans les délais. Le fait délargir les activités et de raccourcir les délais a augmenté la charge de travail des laboratoires qui effectuent la détermination intratypique et le séquençage, et a exercé une pression importante sur le réseau de laboratoires pour satisfaire aux demandes de fourniture de réactifs essentiels nécessaires à la DIT. Pour faire en sorte que les laboratoires de référence régionaux ne soient pas surchargés, 3 laboratoires nationaux ont été accrédités pour effectuer la DIT et plusieurs autres le seront en 2002. Le relâchement de la vigilance et la diminution de lappui apporté aux laboratoires dans les régions du monde exemptes de poliomyélite constituent des problèmes croissants auxquels il faut faire face pour garantir la détection précoce des poliovirus sauvages importés ou de lémergence des PVDVc. Lintroduction de la surveillance des entérovirus non poliomyélitiques et de lenvironnement, en plus du système de surveillance de la P.A, peut être importante dans certaines régions, mais représente une contrainte potentielle pour le système sur le plan des ressources humaines, financières et matérielles. Lintégration des données du réseau de laboratoires en temps réel dans la planification programmatique des réponses à apporter sur le plan de la vaccination est essentielle pour la phase finale dinterruption de la transmission du poliovirus sauvage. Un travail continu didentification de la fréquence et des facteurs de risque associés aux PVDVc sera important pour planifier les étapes finales de léradication de la poliomyélite. Toutes les régions de lOMS devront continuer à soutenir leurs laboratoires nationaux et régionaux bien après que la transmission ait été interrompue pour assurer le succès et le maintien de léradication de la poliomyélite dans le monde. Ⅲ 137
Despite the progress achieved, the laboratory network faces several challenges. In response to the programme needs to rapidly respond to poliovirus detection, the Technical Consultative Group (TCG) on polio eradication recommended in 2001 that laboratories have virologic evidence available in a shorter timeframe. Specifically, laboratories were asked (a) to help to further reduce the time interval between paralysis onset and receipt of ITD results from 90 to 60 days; and (b) to reduce the time interval between ITD results and sequencing of wild polioviruses to 28 days. The laboratories have responded well to this challenge. By the end of 2000, almost all reports of wild poliovirus isolation were available within 45 days of receipt of the specimen. Almost all critical isolates in 2001 had sequence information available within 60 days of receipt of the original stool specimen. To make further progress in meeting the TCG recommendations, improvements need to be made in the areas of specimen transport between laboratories and improvements in more timely analysis and communication of sequencing results.
Extending the activities and shortening the timelines has increased the workload of laboratories carrying out ITD and sequence analysis, and has placed significant pressure on the laboratory network to meet the demands for providing essential reagents for ITD. To ensure that regional reference laboratories are not overburdened, 3 national laboratories have been accredited to carry out ITD, and several more will be accredited during 2002. Complacency and diminishing support for the laboratories in polio-free areas of the world are growing problems that must be addressed to assure early detection of imported wild poliovirus or emergence of cVDPVs. Introduction of NPEV and environmental surveillance as a supplement to the A.P surveillance system may be important in some areas, but represents a potential strain to the system in terms of human, financial and material resources.
Real-time integration of data from the laboratory network into programmatic planning of immunization responses is critical in the final phase of interrupting wild poliovirus transmission. Continued work in identifying the frequency and risk factors associated with cVDPVs will be important in planning for the final stages of polio eradication. All WHO regions will need to continue to support their national and regional laboratories well after interrupting transmission to assure the achievement and maintenance of polio eradication globally. Ⅲ RELEVE EPIDEMIOLOGIQUE HEBDOMADAIRE, No 17, 26 AVRIL 2002