В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Microbial Genomics, группа ученых из Института генетики UCL и Народной больницы Пекинского университета в Пекине отследила распространение K. pneumoniae в пекинской больнице после смерти пациента от заражения крови в 2016 году..
Проведя генетический анализ 100 штаммов бактерий K. pneumoniae, отобранных у инфицированных пациентов, носителей без симптомов и в больничной палате в течение 14 месяцев, они обнаружили, что бактерии обладают высокой трансмиссивностью и способны генетически адаптироваться к любым условиям. доступный антибиотик в течение очень короткого промежутка времени.
Выяснилось, что штаммы K. pneumoniae, вызванные вспышкой в больнице, обладают очень высокой лекарственной устойчивостью, при этом все проанализированные изоляты показали устойчивость к нескольким классам лекарств, в том числе к карбапенемам - антибиотикам, используемым в качестве крайней меры при лечении тяжелых инфекций..
По прогнозам, к 2050 году число смертей от лекарственно-устойчивых инфекций вырастет с 700 000 до 10 миллионов в год, устойчивые к карбапенемам энтеробактерии перечислены Центрами по контролю и профилактике заболеваний как одна из трех неотложных угроз. и ключевой глобальный «критический приоритет» Всемирной организации здравоохранения.
Бактерии, распространенные в больницах по всему миру, имеют в своем арсенале все большее количество геномных инструментов для распространения и вызывания смертельных инфекций. Карбапенемы - это лекарства, которые мы используем, когда ничто другое не работает, поэтому увеличивается количество бактерий, устойчивых к карбапенемам. представляет собой действительно серьезную угрозу для общественного здравоохранения. Это означает, что у нас нет вариантов лечения, и нам необходимо расширить наши глобальные исследования и надзор за этими бактериями», - пояснил автор исследования профессор Франсуа Баллу (Институт генетики UCL).
Команда использовала данные последовательности ДНК всего генома, чтобы реконструировать эволюцию бактерий с высокой лекарственной устойчивостью, включая отслеживание их передачи в больнице, охватывающей три кампуса, 19 отделений и два отделения интенсивной терапии.
Используя полногеномные генетические данные, мы смогли четко проследить их распространение по больнице. Удивительно видеть, как легко эти бактерии перемещались между пациентами, особенно в отделениях интенсивной терапии, но мы также обнаружили, что они передавали в разных больницах с помощью оборудования для палат, в том числе поручней для кроватей и медицинских устройств», - говорит доктор Люси ван Дорп (Институт генетики Калифорнийского университета в Лондонском университете), первый автор и ведущий исследователь британской команды.
Мы обнаружили, что эти бактерии циркулировали в больнице по крайней мере за год до того, как мы начали нашу инициативу по наблюдению, предполагая, что индексный пациент, вероятно, не был вовлечен в какую-либо последующую передачу другим пациентам. Обнадеживает то, что вспышка K. pneumoniae впоследствии была взята под контроль благодаря общебольничным вмешательствам, включая улучшенную уборку зараженных палат и новый протокол дезинфекции воздуха».
Помимо отслеживания распространения вспышки, исследователи также рассмотрели, какие части бактериального генома несут гены, необходимые для уклонения от антибиотикотерапии.
«Бактерии, такие как Klebsiella, несут дополнительную ДНК, упакованную в мобильные переносимые элементы, называемые плазмидами», - объяснил профессор Баллу. «Бактерии этой вспышки отличались необычайным разнообразием плазмид, которые они несли, и именно эти единицы содержали гены, которые помогали бактериям продолжать заражать пациентов, даже несмотря на лечение карбапенемами».
Плазмиды позволяют бактериям легко передавать генетическую информацию между организмами и присутствуют во многих видах бактерий, которые распространены в больницах и ответственны за инфекции, которые во всем мире становится все труднее лечить.
В этом исследовании геномные данные показали, что большинство вспышек изолятов K. pneumoniae содержали несколько копий резистентных плазмид. Это позволило им совместно использовать и обмениваться большим количеством очень разных генов устойчивости к противомикробным препаратам, при этом только один признанный ген устойчивости к противомикробным препаратам - fosA - присутствует во всех штаммах..
Мы обнаружили, что бактерии несут много резистентных плазмид, и в некоторых случаях эти плазмиды присутствовали в нескольких копиях. Мы продемонстрировали, что количество копий помогает предсказать, насколько успешно бактерии уклоняются от лечения. важно не только наличие гена, придающего устойчивость, но и его изобилие в заражающем штамме», - объяснил д-р ван Дорп.
"Большинство методов диагностики на основе секвенирования ДНК, используемых для отслеживания вспышек, в настоящее время не учитывают этот факт, что показывает, насколько ценным является секвенирование генома как инструмент для исследования вспышек в больницах с множественной лекарственной устойчивостью."
Исследование стало возможным благодаря участию пациентов и персонала Народной больницы Пекинского университета. Исследование финансировалось инициативой Newton Trust UK-China NSFC.