Attività dell'Istituto cantonale batteriosierologico (IBS)

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Attività dell'Istituto cantonale batteriosierologico (IBS)

PEDUZZI, Raffael, PIFFARETTI, Jean-Claude

Abstract

L'activité de l'IBS à Lugano se déroule en 4 secteurs principaux: le diagnostic microbiologique, l'expertise, l'enseignement et la recherche. L'IBS traite par année environ 50'000 échantillons cliniques provenant d'hôpitaux, de cliniques et de cabinets médicaux, et sur lesquels sont réalisées des analyses de bactériologie, de mycologie, de parasitologie et de sérologie. Ainsi l'IBS est dans une situation privilégiée pour contribuer à la surveillance épidémiologique des maladies transmissibles chez l'homme. De plus, l'Institut est reconnu par l'OFSP comme laboratoire de confirmation pour le SIDA pour la Suisse italienne. L'activité d'expertise est exercée en faveur des secteurs privé et public. On peut par exemple mentionner la détermination de l'activité antibactérienne de nouvelles molécules mises au point par l'industrie pharmaceutique, ou les analyses bactériologiques de l'eau du Lac de Lugano, effectuées pour la Commission internationale pour la protection des eaux italo-suisses. En plus de l'activité d'enseignement exercée par le directeur et le directeur-adjoint à l'Université de [...]

PEDUZZI, Raffael, PIFFARETTI, Jean-Claude. Attività dell'Istituto cantonale batteriosierologico (IBS). Labolife , 1993, no. 4, p. 33-35

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:126548

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Autori:

Raffaele Peduzzi, Jean-Claude Piffaretti Istituto cantonale batteriosierologico, 6904 Lugano

Attività dell'Istituto cantonale batteriosierologico (IBS)

Compiti istituzionali

Il compito precipuo assegnato all'Istituto è l'analisi batteriologica medica e la sierologia clinica per gli ospedali ed i gabinetti medici priva- ti del Canton Ticino.

Ad esempio, nel 1992 un esame dell'utenza dell'Istituto conferma che il 57% delle analisi effettuate sono richieste dal settore pubblico (ospedali aderenti all'Ente Ospeda- liero Cantonale) ed il 43% da do- mande inoltrate dai privati (gabinet- ti medici 38% - cliniche 5%).

Inoltre, in collaborazione con le autorità sanitarie cantonali, l'Istituto contribuisce in modo determinante alla sorveglianza epidemiologica tramite la diagnosi delle malattie trasmissibili dell'uomo.

Regione ben delimitata dal profilo epidemiologico

Istituto cantonale batteriosieriologico

18 Ospedali e Cliniche Private (Ente Ospedaliero Cantonale : 8) 290'000 abitanti; >40'000 frontalieri Turismo: 4 Milioni di pernottamenti Figura 1

zera posta al Sud delle Alpi. Un esempio di questo inserimento nel contesto medico svizzero, con dati originali e costanti, è costituito dal ritorno d'attualità della tubercolosi nel nostro paese. Alla fig. 2 vengono riportati in rappresentazione grafica il numero di micobatteri riscontrato negli anni '90

e

Per il complesso Mycobacterium tuberculosis si può evidenziare un andamento costante "ideale" della curva che, a partire dal 1978, anda- va verso l'eliminazione ed il brusco cambiamento di tendenza awenuto negli anni 1989 e 1990. Infatti se la media annua era di 44 casi nel pe- riodo d'indagine 1978-1983 e di 30 nel quinquennio 1984-1988, nell'ultimo quadriennio 1989-1992 risaliamo a 52-53 casi nuovi annui.

L'Istituto è tenuto pure a svolge- Tubercolosi di primo accertamento re un ^I attività di ricerca necessaria a Numero di casi nuovi annuali

mantenere l'analisi aggiornata ed a No casi

dispensare un insegnamento a di- 70

versi livelli nel campo della micro- 60 38 39 47 43 44 45 45 38 32 26 37 56 52 65

biologia . 60

L'attività del servizio risulta così ar- ticolata in quattro settori essenziali:

analisi, attivita'peritale, insegna- mento e ricerca.

50 40 30

Analisi

Questa attività è suddivisa nei re- 1 O parti seguenti:

Batteriologia (Emocolture, Varia, Tubercolosi, Infezioni respiratorie, Infezioni urinarie, Infezioni in- testinali e coprologia), Micologia, Parassitologia, Sierologia, Igiene ospedaliera, Microbiologia ambien- tale (diffusione di germi patogeni nell'ambiente).

o

Dal profilo quantitativo l'Istituto riceve annualmente circa 50'000 materiali clinici e ambientali sui quali vengono effettuate una o più determinazioni parametriche.

o Micob. non-tubercolari

• Compi. M. tubercu/osis

La sorveglianza epidemiologica svolta dall'Istituto concerne owia- mente una regione ben delimitata geograficamente da confini naturali e politici (fig. 1). In questa concezio- ne porta un contributo notevole alla conoscenza dell'andamento delle malattie infettive nella regione sviz-

anno

L'IBS è pure laboratorio di con- ferma per il SIDA per la Svizzera ita- liana riconosciuto dall' UFSP (Ufficio Federale di Sanità Pubblica). In questa veste, funziona come labo- ratorio di riferimento per la confer- ma dei casi positivi o dubbi riscon- trati agli esami di screening per il

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Figura 2:

Esempio di sorvegli- anza epidemiologica tramite l'evoluzione della diagnosi di labo- ratorio dei Micobatteri (complesso tuberco- losis e non).

virus HIV, esami effettuati da altri laboratori o dall'Istituto stesso.

Queste conferme sono eseguite con dei test di Western Blot, con la ricerca di antigeni specifici tramite ELISA o, prossimamente, con la PCR. Un'altra delle funzioni di que- sto centro di riferimento è l'effet- tuazione dei test anonimi per la po- polazione.

Attività peritale

L'attività di tipo peritale viene svolta a favore dell'Ordine dei Me- dici o altri enti privati o pubblici. Es- senzialmente considera diversi campi, come ad esempio le pro- prietà antibiotiche di molecole

"nuove" (test richiesti da ditte far- maceutiche), le implicazioni igieni- co-sanitarie di tipo infettivo, la microbiologia ambientale (come le indagini batteriologico-igienistiche del Lago di Lugano effettuate a fa- vore della Commissione internazio- nale per la protezione delle acque comuni italo-svizzere).

Insegnamento

Il direttore ed il direttore aggiun- to svolgono un'attività d'insegna- mento all'Università di Ginevra in qualità di professori associati. In particolare, tra l'Istituto e l'Univer- sità di Ginevra esiste una conven- zione che regge i rapporti di colla- borazione scientifica e di inseqna-

mento. -

Da diversi anni, pur evolvendo in una realtà priva di università, ven- gono accolti in laboratorio per la formazione studenti in biologia, medicina umana e veterinaria, per la preparazione della tesi di dottora- to o del diploma in microbiologia.

Viene pure dato un contributo a dei corsi postgraduati, come ad esempio il "Postgrade en environ- nement" della Scuola politecnica di Losanna, e presso il Politecnico di Milano al corso di specializzazione sulla compatibilità ambientale dei piani di risanamento delle acque.

Nel quadro del corso di specializza- zione in parassitologia dell' Univer- sità di Neuchatel si dà pure un con- tributo sulle attualità elmintologiche con lezioni inerenti alla problemati- ca della risorgenza della botriocefa- losi e dall'anchilostomiasi.

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Organizzazione del corsi Ad esempio nel 1992, sono sta- ti organizzati corsi a livello universi- tario di specializzazione (terzo ciclo):

• due corsi sotto forma di stage in ecologia microbica e alpina a Cadagno in Val Piora, per studen- ti in biologia, biochimica, geolo- gia e geografia dell'Università di Ginevra;

• un corso pratico di una settimana in ecologia batterica Postgrade, organizzato a Lugano in collabor- azione con il Politecnico federale di Losanna, l'Università di Gine- vra e l'Istituto di idrobiologia di Pallanza;

Sono pure stati organizzati dei corsi d'aggiornamento di livello medio superiore:

• un corso di aggiornamento per docenti ticinesi su tematiche microbiologiche e ambientali:

• un corso pratico di microbiologia medica, della durata di due setti- mane, per gli allievi laboratoristi del terzo anno della Scuola can- tonale dei laboratoristi medici.

Ricerca

Da oltre un decennio, presso l'IRS vAnonnn svilunnatP. c1ue linee di ricerca, una di microbiologia am- bientale e una di microbiologia me- dica, che utilizzano sia metodologie specifiche convenzionali, sia meto- dologie di genetica molecolare.

Ecologia microbica

Nel 1990 l'Università di Ginevra, riconoscendo i lavori effettuati nel campo della microbiologia ambien- tale, ha creato presso l'Istituto il

"Laboratoire d'écologie microbien- ne". Nell'ambito dell'attività di que- sto nuovo laboratorio, dislocato a Lugano, vengono svolte ricerche fondamentali e applicate su micro- organismi idrici:

• Lo studio delle potenzialità pato- gene e d'impatto clinico nell'uomo di germi a diffusione acquatica.

Si tratta dell'approfondimento delle conoscenze epidemiologi- co-tassonomiche di germi pato- geni emergenti come Aeromo- nas, Yersinia e Legionella.

Ad esempio, le ricerche nell'am · bito della genetica delle popola- zioni di ceppi di Yersinia di origine umana, animale e ambientale e lo studio del potere immunogenico delle exoproteine dei batteri del genere Aeromonas.

• La determinazione con metodi di tipizzazione genetica dell' identità di ceppi d'origine umana e am- bientale e la loro correlazione.

Ad esempio l'indagine epidemio- logica di Legionella viene effet- tuata tramite l'analisi dei profili di restrizione dei geni ribosomali (ri- botyping). Per l'esame dei rischi sanitari legati a questi germi con diffusione ambientale viene util- izzata la PCR (in parallelo al me- todo classico di cultura) al fine di mettere in evidenza Legionella nei campioni d'acqua provenienti da fiumi, laghi e da circuiti d'ac- qua calda di ospedali.

Nella prosecuzione della caratter- izzazione genetica del ceµµi tJi Aeromonas tramite l'analisi isoenzimatica e il "ribotyping" ab- biamo potuto evidenziare una netta separazione tra i ceppi clinici e i ceppi isolati dall'ambiente. Le suddivisioni del cladogramma ottenute con queste metodologie (MLEE e ribotyping), corrispondo- no ai gruppi d'ibridazione classi- ci. Inoltre i ceppi clinici delle spe- cie A.hydrophila (GH 1 ), A.caviae (GH 4) e A. veronii (GH 8/1 O) si ritrovano nell'ambiente acquatico con una frequenza limitata.

Le ricerche su Aeromonas e Le- gionella sono finanziate dal Fondo Nazionale Svizzero per la Ricerca Scientifica (FNSRS).

L'IBS e il Laboratoire d'écologie microbienne dell'Università di Gine- vra contribuiscono inoltre ad ani- mare il nuovo Centro di biologia al- pina di PIORA, creato dal Canton Ti- cino nell'ambito della politica universitaria e in collaborazione con

Figura 3:

Centro di biologia alpina di PIORA, una delle due costruzioni riattate. Sullo sfondo il Lago di Cadagno.

le Università di Ginevra e Zurigo. La direzione amministrativa e la coor- dinazione dell'attività sono affidate all'Istituto (fig. 3).

Nel Centro di biologia alpina vengono svolti dall'IBS studi sui meccanismi che determinano le va- riazioni delle popolazioni batteriche nei corpi d'acqua a diversi gradi di trofia ed ossigenazione. In partico- lare la ricerca è focalizzata sulla microbiologia del Lago di Cadagno, che presenta un fenomeno di me- romissi crenogenica. Questa parte dell'indagine, che si occupa in spe- cial modo delle interazioni microbi- che legate ad un batterio fotosinte- tico anaerobico (Chromatium oke- nilj implicato nel ciclo dello zolfo, è svolta in collaborazione con l'Un- versità di Zurigo (Istituto di micro- biologia).

Genetica delle popolazioni batteriche

Questa linea di ricerca (finanzia- ta pure dal FNSRS e da fondi priva- ti) si prefigge di analizzare la strut- tura delle popolazioni batteriche con metodi genetici, di costruire dei dendrogrammi rappresentativi della loro evoluzione e, non da ultimo, di dedurre degli schemi di tipizzazione utilizzabili per marcare i batteri in un contesto epidemiologico. Per esempio, lavori di ricerca eseguiti con diverse specie di Shigella ci hanno permesso di dimostrare che la distribuzione di elementi genetici mobili come le IS (sequenze d ' ins- erzione), può essere utilizzata per iriAntifir.arn A seguire ceppi in situa- zioni epidemiche. Per altre IS Inve- ce, la loro mobilità è tale da rende- re impossibile tale uso.

Diversi lavori sono stati eseguiti usando il MLEE (Multi Locus Enzy- me Electrophoresis). Questo meto- do si basa sul fatto che i ceppi bat- terici possono essere distinti se- condo la mobilità elettroforetica relativa di un certo numero di enzi- mi metabolici. Se si considera un numero significativo di enzimi, ogni ceppo può essere caratterizzato da un insieme di elettromorfi (varianti elettroforetiche chiamato ET (Elec- trophoretic Type) e che in realtà può essere considerato come una rap- presentanzione del cromosoma.

Con il MLEE abbiamo potuto studiare le popolazioni di Aeromo- nas, di Campylobacter, di Yersinia e di Listeria. In quest'ultimo caso, in collaborazione con altri laboratori svizzeri ed esteri, abbiamo potuto

dimostrare la struttura clonale della popolazione di Listeria monocyto- genes, e soprattutto di evidenziare come le maggiori epidemie d'origi- ne alimentare provocate da questa specie sono causate da un unico clone genetico.

Attualmente usiamo questa tec- nica per Borrelia burgdorferi: in collaborazione con altri laboratori, abbiamo potuto dimostrare che questa popolazione comprende in realtà diverse specie che possono essere differenziate, sia genetica- mente che fenotipicamente.

In un prossimo futuro questi stu- di di genetica delle popolazioni bat- teriche e di evoluzione saranno eseguiti nel nostro laboratorio con tecniche ancora più precise, come la determinazione della sequenza di nucleotidi di geni che codificano proteine conservate durante l'evo- luzione.

Raffaele Peduzzi e Jean-Claude Piffaretti, Lugano

Résumé

L:activité de l'IBS Qstituto Cantonale Batteriosierologico) à Lugano se déroule en 4 secteurs principaux: le dia- gnostic microbiologique, l'expertise, l'einseignement_ et la recherche.

Oiagnostlc microbiologique

L'IBS traile par année environ 50'000 échantillons clini- ques provenant d'hopitaux, de cliniques et de cabinets médlcaux, et sur lesquels sont réalisées des analyses de bactériologie, de mycologie, de parnsitologic et de sérologie.

Alnsi l'IBS est dans une situation privilégiée pour cbntri- buer à la surveillance épidémiologique des maladies transmissibles chez l'homme. De plus, l'lnstitut est re- connu par l'OFSP camme laboratoire de confirmation pour le SIDA pour I~ Suisse ltalienne.

.Expertise

Cette acllvité est exercée en faveur des secteurs privé et public. On peut par exemple mentionner la détermi- nation de l'activité antibactérienne de nouvelles molé- cules mises au point par !'industrie pharmaceutique, ou les analyses bactériologiques de l'eau du Lac de Luga- no, effectuées pour la Commission intemationale pour la protection des eaux italo-suisses.

Enseignement

En plus de l'activité d'enseignement exercée par le di- recteur et le directeur-adjoint à l'Université de Genève, l'IBS organise ou participe à des cours post-gradués pour les étudlants de I' Université de Genève, aussi en collaboration avec I' EPFL, le Polytechnique de Milan et l'lnstitut d'hydrobiologie de Pallanza (ltalie). Par ailleurs, des étudiants en sciences, en médeclne humaine et vétérinaire accomplissent régulièrement leurs travaux de diploma ou de doctorat à l'lnstitut. Enfln, l'IBS orga- nise les _travaux pratiques pour l'Ecole cantonale de la-

cfJf

borants médicaux, aìnsì que des cours de formation continue pour les enseignants en sciencos du Canton.

En outre, la gestion et la coordination du Centre de bio- logie alpine de Pìora est confiée à l'lnstitut.

Recherche

Deux voies principales sont developpées à l'lnstitut:

l'écologie microbienne et la génétlque des populatlons bactérìennes. Les recherches réalisées en écologìe microbienne (Aeromonas, Legionella, Yersinia) ont ab- outi notamment à la création, auprès de l'lnstltut en 1990, du "Laboratoire d'écologie microbienne" de l'Université de Genève. Les recherches réalìsées dans le domaine de la génétique des populatìons (Shfgella, Campylobacter. Listeria, Borre/ia) en collaboration avec des instituts suisses et étrangers ont aboutis à de nom- breuses publications dans des revues ìnternationales.

Zusammenfassung

Dle Tàtigkeit des IBS (Istituto Cantonale Batterloslerolo- glco) ln Lugano erstreckt sich auf vier hauptslichllche Bereiche: Mikrobiologische Diagnostik, Gutachten, Leh-

re und Forschung. ·

Mikrobiologische Dlagnostik

Das IBS untersucht jiihrlich ungefiihr 50'000 klinlsche Proben die aus Spitiilern, Klinìken und Arztpraxen stam- men. Diese werden bakteriologisch, niykologisch, para- sitologìsch und serologisch untersucht.

Zudem befindet slch das IBS In elner bevorzugten Stel- lung um an der epldemìologischen Oberwachung uber- tragbarer Krankheìten beim Menschen beizutragen.

Zusatzlich ist das lnstitut vom Bundesamt !Or Gesund- heìtswesen (BG) fOr dìe ìtalienische Schweiz als Bestati- gungslabor fOr AIDS anerkannt.

Gutachten

Diese Tatigkeìt wìrd zu Gunsten des p_rìvaten wìe des iif- fentlichen Sektors durchgefOhrt. Zum Beìspiel kann die Bestìmmung des antibakteriellen Verhaltens von neuen MolekOlen, die durch die pharmazeutische Industrie aut den Markt kommen, ausgefOhrt werden. Oder die bak- terìologischen Wasseruntersuchungen des Luganer- sees, die durch die internationale italìenisch-schweize- rische Gewiisserschutzkommission durchgefOhrt wird.

Lehre

Zusatzlich zur Lehrtatìgkeìt des Dlrektors und Vizedìrek- tors an der Unìversìtiit in Geni, organisiert und beteiligt sich das IBS an Weiterbildungskursen fOr die Studenten der Uni-Genf, auch in Zusammenarbeit mit der ETIH, dem Polytechnikum van Mailand und dern Hydrobiologì- schen lnstitut van Pallanza (ltalien). Ausserdem machen regelmassìg Studenten der Biologie, der Human- und Veterìniirmedizin ihre Diplom- oder Doktorarbeiten in unserem lnstìtut. Das IBS organisiert auch Praktika fOr die kantonale Schule der medìzinìschen Laborantinnen, sowie Weiterbildungskurse fOr die Biologielehrer des Kantons Tessin. Die Verwaltung und die Koordination des Alpenbiologischen Zentrums van Piera ist dem ln- stitut Obertragen worden.

Forschung

Zwei Hauptgebiete werden am lnstitut bearbeitet: For- sr.hungen in der mikrobiellen Oekologie (vorwiegend der Bakterien Aeromonas. Legionella, Yersinia), die im Jahre 1990 zum Entstehen des Labors fOr mikrobielle Oekologie der Universitiit Geni am lnstitut gefOhrt ha- ben. Sowie Forschungen Ober die Genetik der Bakteri- enpopolationen (vor allem Shigella, Campyfobacter, Li- steria, Borrelià}. Diese Studien, die in Zusammenarbeìt mit schweizerischen und ausliindischen lnstituten durchgefOhrt wurden, haben zu zahlreichen Veriiffentlì- chungen in internationalen Zeitschrlften gefOhrt.