Molecular tracing analysis of vaccine-associated polioviruses based on the Markov Chain Monte Carlo algorithm

doi:10.20199/j.issn.1672-2302.2026.03.011

Abstract

Abstract:

Objective To calculate the initial origin time of vaccine-associated poliovirus (PVa) and infer the source of the strain. Methods The viral VP1 sequence was obtained through cell culture and sequencing of type Ⅰ and type Ⅲ PVa isolated from a child’s fecal specimen. Then, based on VP1 region nucleotide sequences of type Ⅰ and Ⅲ poliovirus vaccine strains with documented evolutionary histories, the evolutionary rates for each type were calculated using a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) model, from which the initial origin time of PVa was further estimated accordingly. Results Two strains of type Ⅰ PVa and four strains of type Ⅲ PVa were detected in the stool samples of this child. The initial origin time of type Ⅰ was from December 2021 to March 2022, and type Ⅲ, from August to November 2022, all of which were earlier than the date of administering the bivalent oral poliovirus vaccine (OPV) on February 28, 2023. No PVa was detected in the stool samples of the close contacts of this child. Conclusion Although MCMC model can provide a novel idea for estimating the initial origin time of PVa, yet its scientific validity still requires further verifying.

Key words: Vaccine-associated poliovirus, Sequencing, Tracing, Markov Chain Monte Carlo model

CLC Number:

R373.22

CHAI Yu, CHEN Wei, CHENG Xiaodong, SU Ying, HE Jiali, LUO Jing, WANG Binbing, WANG Zhijun, DONG Zilu, WANG Xin, DONG Yan, XU Qinghua. Molecular tracing analysis of vaccine-associated polioviruses based on the Markov Chain Monte Carlo algorithm[J]. Journal of Tropical Diseases and Parasitology, 2026, 24(3): 188-193.

Figures/Tables 5

Table 1

Table 2

Table 3

Table 4

Figure 1

References 28

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样本编号	采集时间	病毒培养结果	型内鉴定结果	变异个数
2023MYKJH 01-1	2023年5月16日	L20B+	PV Ⅰ-SL-Discordant PV Ⅲ-SL	14 5
2023MYKJH 01-2	2023年5月17日	L20B+	PV Ⅰ-SL-Discordant PV Ⅲ-SL	12 5
2023MYKJH 01-3	2023年6月1日	阴性
2023MYKJH 01-4	2023年6月3日	L20B+	PV Ⅲ-SL	7
2023MYKJH 01-5	2023年6月9日	L20B+	PV Ⅲ-SL	5
2023MYKJH 01-6	2023年6月16日	阴性
2023MYKJH 01-7	2023年6月23日	阴性
2023MYKJH 01-8	2023年7月1日	阴性
2023MYKJH 01-9	2023年7月7日	阴性
2023MYKJH 01-10	2023年7月14日	阴性

序列编号	核苷酸位点														变异个数	变异率（%）
序列编号	199	268	282	297	299	316	321	414	425	465	609	678	870	883	变异个数	变异率（%）
Sabin Ⅰ	G	A	C	G	A	A	G	T	T	C	C	C	G	T
2023MYKJH01-1-Ⅰ	A	T	T	T	G	G	A	C	C	T	T	A	A	C	14	1.55
2023MYKJH01-2-Ⅰ	A	T	T	T	*	G	A	*	C	T	T	A	A	C	12	1.32

序列编号	核苷酸位点									变异个数	变异率（%）
序列编号	252	304	356	405	459	496	665	793	870	变异个数	变异率（%）
Sabin Ⅲ	C	C	T	G	C	A	A	G	C
2023MYKJH01-1-Ⅲ	*	*	A	*	T	*	G	A	A	5	0.56
2023MYKJH01-2-Ⅲ	*	*	A	A	*	*	G	A	A	5	0.56
2023MYKJH01-4-Ⅲ	T	T	A	*	*	C	G	A	A	7	0.78
2023MYKJH01-5-Ⅲ	*	*	A	*	*	C	G	A	A	5	0.56

样本编号	采样时间	型别	核苷酸变异数	最初起源时间（95%CI）
2023MYKJH01-1	2023年5月16日	Ⅰ	14	2021年12月28日（2019年8月2日—2022年7月26日）
		Ⅲ	5	2022年10月16日（2022年4月27日—2022年12月27日）
2023MYKJH01-2	2023年5月17日	Ⅰ	12	2022年3月10日（2020年2月16日—2022年9月6日）
		Ⅲ	5	2022年10月17日（2022年4月28日—2022年12月28日）
2023MYKJH01-4	2023年6月3日	Ⅲ	7	2022年8月11日（2021年12月13日—2022年11月19日）
2023MYKJH01-5	2023年6月9日	Ⅲ	5	2022年11月9日（2022年5月2日—2023年1月20日）