研究人員表示，醫(yī)院常見的高度耐藥性細(xì)菌肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)具有顯著的抗菌藥物耐藥性威脅，應(yīng)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測。這一警告是在新的遺傳分析之后發(fā)現(xiàn)的，這些分析揭示了肺炎克雷伯菌如何迅速進(jìn)化以改變其基因組成。這有助于理解幾種細(xì)菌 - 稱為腸桿菌科 - 如何迅速適應(yīng)目前用于治療的任何抗生素。

今天在微生物基因組學(xué)雜志上發(fā)表的這項研究中，北京倫敦大學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)研究所和北京大學(xué)人民醫(yī)院的科學(xué)家小組跟蹤了2016年因血液中毒導(dǎo)致患者死亡后北京一家醫(yī)院肺炎克雷伯氏菌的傳播情況。

通過遺傳分析從感染患者，無癥狀的攜帶者和醫(yī)院病房環(huán)境中采集的100株肺炎克雷伯氏菌，在14個月內(nèi)，他們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌具有高度傳染性，能夠在很短的時間內(nèi)對任何可用的抗生素進(jìn)行遺傳適應(yīng)一段時間。

發(fā)現(xiàn)肺炎克雷伯氏菌的醫(yī)院爆發(fā)菌株具有非常高的耐藥性，所有分離物均顯示出對多種藥物類別的耐藥性，包括對碳青霉烯類藥物 - 抗生素作為治療嚴(yán)重感染的最后手段。

到2050年，預(yù)計耐藥性感染的死亡人數(shù)將從每年70萬增加到1000萬，耐藥碳青霉烯類腸桿菌被列為疾病控制和預(yù)防中心的三大緊急威脅之一，也是全球關(guān)鍵的關(guān)鍵 - 世界衛(wèi)生組織的優(yōu)先事項。

“世界各地醫(yī)院常見的細(xì)菌在其武器庫中傳播的基因組工具越來越多，傳播并導(dǎo)致致命的感染。碳青霉烯類藥物是我們在沒有其他工作時使用的藥物，因此耐藥碳青霉烯類的細(xì)菌增加是一個非常重要的公眾健康威脅。這意味著我們已經(jīng)沒有治療選擇，需要增加我們對這些細(xì)菌的全球研究和監(jiān)測，“研究作者Francois Balloux教授(倫敦大學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)研究所)解釋道。

該團(tuán)隊使用全基因組DNA序列數(shù)據(jù)重建高度耐藥細(xì)菌的進(jìn)化，包括跟蹤它們在醫(yī)院內(nèi)的傳播，跨越三個校區(qū)，19個病房和兩個重癥監(jiān)護(hù)室。

“使用全基因組遺傳數(shù)據(jù)，我們可以清楚地了解它們在醫(yī)院周圍的傳播?？吹竭@些細(xì)菌在病人之間移動是多么容易，特別是那些在重癥監(jiān)護(hù)病房的人，這是非常了不起的，但我們也發(fā)現(xiàn)它們通過不同的醫(yī)院站點傳播病房設(shè)備，包括病床欄桿和醫(yī)療設(shè)備，“Lucy van Dorp博士(倫敦大學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)研究所)，英國團(tuán)隊的第一作者和首席研究員。

“在我們開始監(jiān)測計劃之前，我們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌已經(jīng)在醫(yī)院流通了至少一年，這表明該指數(shù)患者可能沒有參與任何后續(xù)傳播給其他患者。令人欣慰的是，肺炎克雷伯氏菌的爆發(fā)隨后發(fā)生。由全院范圍的干預(yù)措施控制，包括改善受感染病房的清潔和新的空氣消毒協(xié)議。“

除了追蹤疫情的蔓延外，研究人員還考慮了細(xì)菌基因組的哪些部分?jǐn)y帶了逃避抗生素治療所需的基因。

“像克雷伯氏菌這樣的細(xì)菌攜帶額外的DNA包裝成稱為質(zhì)粒的移動轉(zhuǎn)移元件，”Balloux教授解釋道。“這次爆發(fā)的細(xì)菌在它們攜帶的質(zhì)粒中具有非同尋常的多樣性，正是這些單位保留了幫助細(xì)菌繼續(xù)感染病人的基因，即使面對碳青霉烯類治療也是如此。”

質(zhì)粒允許細(xì)菌容易地在生物體之間轉(zhuǎn)移遺傳信息，并且存在于許多細(xì)菌種類中，這些細(xì)菌在醫(yī)院中是常見的并且是全球范圍內(nèi)變得越來越難以治療的感染的原因。

在這項研究中，基因組數(shù)據(jù)顯示大多數(shù)肺炎克雷伯菌的爆發(fā)分離株攜帶多拷貝的抗性質(zhì)粒。這使他們能夠分享和交換大量非常不同的抗菌素抗性基因，只有一種公認(rèn)的抗菌藥物抗性基因 - fosA - 存在于所有菌株中。

“我們發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌攜帶了許多抗性質(zhì)粒，在某些情況下，這些質(zhì)粒存在多個拷貝。我們證明了拷貝數(shù)有助于預(yù)測細(xì)菌對治療的成功程度。這意味著它不僅僅是van Dorp博士解釋說，一種基因的存在賦予了很重要的抗性，但也存在于感染菌株中的豐度。

“目前用于追蹤疫情的大多數(shù)基于DNA測序的診斷都沒有考慮到這一事實，這表明基因組測序作為研究多重耐藥性醫(yī)院爆發(fā)的工具是多么有價值。”

北京大學(xué)人民醫(yī)院的患者和工作人員的參與使研究成為可能。該研究由Newton Trust UK-China NSFC計劃資助。