Геномное исследование эндемической резистентности к карбапенемам выявило металлорезистентность

Nature Communications, том 14, номер статьи: 4764 (2023) Цитировать эту статью

921 Доступов

14 Альтметрика

Подробности о метриках

Инфекции, вызванные организмами, продуцирующими металло-бета-лактамазы (MBL), представляют собой глобальную угрозу здоровью. Наше понимание динамики передачи и того, как MBL обеспечивают эндемичность, остается ограниченным. Мы проанализировали два десятилетия эволюции blaIMP-4 в больнице, используя данные о последовательностях 270 клинических и экологических изолятов (включая 169 полных геномов) и идентифицировали ген blaIMP-4 в 7 грамотрицательных родах, 68 бактериальных штаммах и 7 различных типах плазмид. Мы показали, как первоначальная многовидовая вспышка консервативных плазмид IncC (95 геномов в 37 штаммах) позволила установить эндемичность благодаря способности blaIMP-4 распространяться в успешных парах штамм-генетическая установка, которые мы назвали пропагаторами, в частности Serratia marcescens и Serratia marcescens и Энтеробактер хормаехай. Из этого резервуара blaIMP-4 сохранялся за счет диверсификации генетических настроек, возникшей в результате переноса плазмид blaIMP-4 между бактериальными хозяевами и интегрона, несущего blaIMP-4, между плазмидами. Наши результаты обеспечивают основу для понимания эндемичности и распространения MBL и могут иметь более широкое применение к другим организмам, продуцирующим карбапенемазы.

Организмы, продуцирующие карбапенемазы (CPO), в настоящее время являются эндемичными во многих регионах. Несмотря на то, что blaKPC уделяется значительное внимание из-за его распространения в Северной Америке и Европе, металло-бета-лактамазы (MBL) (например, blaNDM, blaIMP и blaVIM) являются эндемичными для большей части Азии и Океании, включая Австралию, где карбапенемазы blaIMP доминируют1,2,3,4,5,6,7,8,9. Варианты лечения инфекций, вызванных CPO, особенно микроорганизмами, содержащими MBL, остаются крайне ограниченными, что подчеркивает необходимость остановить дальнейшее распространение этих организмов с широкой лекарственной устойчивостью. Механизмы распространения карбапенемаз различаются в зависимости от типа карбапенемазы. Некоторые карбапенемазы распространяются посредством тесных ассоциаций с успешными штаммами или линиями (например, blaKPC-2/3 и клональный комплекс Klebsiella pneumoniae 258), тогда как распространение других опосредовано ассоциацией со специфическими плазмидами (например, blaOXA-48 и плазмидами IncL широкого круга хозяев). )10,11. Примечательно, что MBLs распространяются как за счет клональной экспансии, связанной с клонами, так и за счет разнообразных типов плазмид12,13. Хотя некоторые из этих данных были собраны в ходе эпиднадзорных исследований, было предпринято мало усилий для оценки того, как эти механизмы распространения развиваются с течением времени. Понимание динамики передачи генов устойчивости к карбапенемам будет иметь решающее значение для будущих усилий по профилактике инфекций.

Предыдущие работы нашей и других групп показали, что распространение MBL, и особенно blaIMP-4, часто обусловлено распространением транспозонов интегрона класса 1, который способен встраиваться в несколько генетических параметров (далее определяемых как хромосомная интеграция). или разные типы плазмид, несущие blaIMP-4)2,4,6,9,14,15. Более того, кассеты генов (например, несущие blaIMP-4) также могут быть источником диссеминации, поскольку способны проникать в различные интегроны класса 116. Возможности изучения горизонтального переноса генов значительно расширились благодаря секвенированию с длинным считыванием, которое обеспечивает высококачественную сборку бактериальных геномов de novo, включая высокоповторяющиеся области, такие как плазмиды. Использование длинного секвенирования для создания завершенных, закрытых бактериальных геномов дает уникальную возможность изучить сложную, многоуровневую (бактериальный штамм, плазмида, ген) динамику передачи, которая, вероятно, происходит во время распространения маннан-связывающего лектина. В сочетании с данными краткого секвенирования возможен беспрецедентный уровень детализации генетического контекста и вероятных механизмов вспышки или эндемичности.

Грамотрицательные бактерии, продуцирующие MBL, с преобладанием blaIMP-4, были выделены в нашем учреждении (Больница Альфреда) с 20025,6,7,15. После периода первоначальной вспышки в 2004–2005 гг. мы столкнулись с гиперэндемичностью с периодом повторной вспышки в 2017–2020 гг. Мы стремились оценить генетические параметры blaIMP-4, его эволюцию с течением времени и пути передачи, которые приводили к повторным вспышкам и эндемичности.