לאחרונה Lancet Microbe מחקר חקר את הדיוק של קביעת עמידות לאנטיביוטיקה מ Enterococcus faecium גנומים למטרות אבחון.
לימוד: קביעת עמידות לאנטיביוטיקה באמצעות רצפי גנום שלם של Enterococcus faecium: מחקר דיוק אבחנתי תוך שימוש בנתונים גנוטיפיים ופנוטיפיים. קרדיט תמונה: קיץ 1810/Shutterstock.com
רקע כללי
ארגון הבריאות העולמי (WHO) הודיע כי עמידות לאנטי-מיקרוביאלית (AMR) היא אחד האיומים הציבוריים העולמיים המובילים של האדם. היעדר אנטיביוטיקה יעילה לא יצליח למנוע זיהום ויגביר את הסיכון לניתוחים גדולים או כימותרפיה לסרטן.
בין כל הזנים העמידים לאנטיביוטיקה, Enterococcus faeciumבמיוחד עמיד בפני ונקומיצין E faecium, מהווה דאגה משמעותית שכן היא אחראית ליותר מ-200,000 מקרי מוות בשנה ברחבי העולם.
זן מיקרוביאלי זה זוהה כגורם המוביל לזיהום הנרכש בבית החולים באתר הניתוח, במחזור הדם או בדרכי השתן. E faecium זיהום מגדיל במיוחד את סיכוני התמותה בחולים עם דחיקה חיסונית וחולים אנושיים. מספר מחקרים הראו זאת E faecium מתנגד להרבה אנטיביוטיקה נפוצה כמו אמפיצילין וונקומיצין.
שיטות דיפוזיה של דיסק או מיקרודילול מרק משמשות בדרך כלל לבדיקת רגישות לאנטיביוטיקה (AST).
בדיקה זו חיונית כדי לקבוע את האנטיביוטיקה הנכונה לטיפול בזיהום חיידקי. מכיוון שעמידות לאנטיביוטיקה מקודדת גנטית, שיטת ריצוף הגנום כולו שימשה כאסטרטגיה חלופית לגילוי AMR.
הדיוק של בדיקה זו תלוי בזמינותם של מסדי נתונים מעודכנים של גורמים גנטיים של AMR. כלים ביואינפורמטיים משמשים לפירוש נתונים גנטיים.
אסטרטגיית רצף של גנום שלם שימשה בעבר עבור AMR של Mycobacterium tuberculosis, Streptococcus pneumoniaeו Staphylococcus aureus.
לגבי המחקר
המטרה העיקרית של המחקר הנוכחי היא להעריך את הדיוק של קביעת AMR מ E faecium גנומים.
סך הכל 4,382 E faecium מבודדים הורכבו עם רצפי גנום שלם והיו בקורלציה עם פנוטיפים AMR זמינים. אסטרטגיה זו זיהתה את ההתאמה בין AMR גנוטיפי ופנוטיפי ב E faecium.
E faecium השימוש במחקר זה הושג בין השנים 2000 ל-2018 מאחת עשרה מדינות, כולל אוסטרליה, ניו זילנד, גרמניה, הולנד, בריטניה, אוסטריה, דנמרק, ארה"ב ופקיסטן.
גנומים חיידקיים נותחו כדי לזהות נוכחות של גנים ומוטציות המנבאות AMR ב E faecium. הדיוק של התחזיות הגנוטיפיות נמדד באמצעות עמידות פנוטיפית כסטנדרט הייחוס.
תוכנת ARIBA (זיהוי התנגדות אנטי-מיקרוביאלית באמצעות הרכבה) שימשה לקביעת גנים ומוטציות עמידות לאנטיביוטיקה מרצפי גנום שלם.
ממצאי המחקר
לפתח מסד נתונים של גורמים גנטיים של עמידות לאנטיביוטיקה ב E faecium, בסך הכל נאסרו 316 דטרמיננטים גנטיים שכללו 103 מוטציות בודדות, 100 מוטציות בשילוב, 82 גנים נרכשים בודדים ו-27 גנים נרכשים מרובים כנגד 17 אנטיביוטיקה.
מוטציה גנטית או דטרמיננט בודדת יכולה לשנות את הרגישות של פתוגן לאנטיביוטיקה מרובת.
בסיס הנתונים שפותח במחקר שלו הכיל דטרמיננטים גנטיים הגורמים לעמידות ל-12 אנטיביוטיקה שונות ב E faecium.
יש לציין כי מסד נתונים זה יכול לחזות במדויק עמידות לאנטיביוטיקה נגד אמפיצילין, קווינופריסטין-דלפופריסטין, ציפרלקס, וונקומיצין, לינזוליד וטייקופלנין.
עם זאת, תחזיות גנוטיפיות עבור טטרציקלינים ואמינוגליקוזידים זקוקות לשיפור נוסף. יתר על כן, יש צורך בשיפור הרגישות לטיגציקלין ולדפטומיצין.
מחקרים קודמים הצביעו על כך שמוטציות בחלבון 5 קושר פניצילין (Pbp5) תורמות באופן משמעותי לעמידות לאמפיצילין ב E faecium.
ניתן לקבוע עמידות לגליקופפטידים ברגישות ובספציפיות גבוהות בהתבסס על נוכחותם של וריאנטים תפקודיים שונים של האופרונים ואן A ו-van B. גרסאות אופרון המאבדות גנים ספציפיים נמצאות בבידודים עמידים מבחינה פנוטיפית.
יש לערוך מחקר נוסף בעתיד כדי לחקור את תרומתם של ואן אופרונים נדירים, כגון ואן C, ואן D, ואן E, ואן G, ואן L, ואן M, וון N, לעמידות לגליקופפטיד ב E faecium.
בהשוואה למאגרי מידע AMR שפותחו בעבר, הבסיס שפותח כעת הציג תחזיות גנוטיפיות מדויקות יותר עבור אנטיביוטיקה רבות.
המחקר הנוכחי הבחין כי זיהוי גרסאות ואן אופרון שאינן פונקציונליות, מוטציות עמידות שאינן מעניקות, גרסאות קטומות של גנים ויחסי עמידות בין גנים מקודדים בצורה שגויה מעניקים ספציפיות נמוכה לקביעת עמידות לאנטיביוטיקה.
לכן, לניבוי עמידות לאנטיביוטיקה, הן הנוכחות והשלמות של הקובע הגנטי הם קריטיים.
בהתאם לתחזיות הזמינות של מסד הנתונים, מסד הנתונים שנאסף כעת הראה סגוליות נמוכה בניבוי עמידות לטטרציקלין, בעוד שנצפתה עמידות ברמה גבוהה לאמינוגליקוזידים.
בדיקה חוזרת פנוטיפית הצביעה על נוכחות של גנים מושתקים הקשורים ל-AMR. התופעה הזו ב E faecium חייב להיבדק בעתיד.
כמו כן, מחקרים עתידיים חייבים לאפיין באופן מלא את הבסיס הגנטי של עמידות לאנטיביוטיקה אלו.
מסקנות
המחקר הנוכחי חשף כי מסד הנתונים החדש שנאסף הראה דיוק שווה ערך או גבוה יותר בחיזוי AMR בהתבסס על ה-E faecium הגנום מאשר מאגרי המידע הקיימים.
תחזיות גנוטיפיות אלו יושמו ב-Pathogenwatch, שהוא כלי מבוסס אינטרנט המסייע בקביעת AMR מהגנומים של פתוגנים רבים.
העלייה בפופולריות של שיטת ריצוף הגנום המלא במעבדות מיקרוביולוגיה קליניות ובריאות הציבור תסייע בהתאמת אסטרטגיה זו לאבחון ומעקב אחר AMR ב E faecium.
