国际研究合作导致利用DNA测序进行抗生素耐药性测试取得突破

　　

　　

　　《柳叶刀微生物》杂志最近的一项研究调查了从屎肠球菌基因组中测定抗生素耐药性的准确性，以用于诊断目的。

　　世界卫生组织(世卫组织)宣布，抗菌素耐药性(AMR)是人类面临的主要全球公共威胁之一。缺乏有效的抗生素将无法预防感染，并将增加大手术或癌症化疗的风险。

　　在所有耐抗生素菌株中，粪肠球菌，特别是耐万古霉素的粪肠球菌，引起了重大关注，因为它在全球每年造成20多万人死亡。

　　这种微生物菌株已被确定为手术部位、血液或泌尿道医院获得性感染的主要原因。粪肠杆菌感染尤其会增加免疫功能低下和危重病人的死亡风险。几项研究表明，粪肠杆菌对氨苄西林和万古霉素等许多常见抗生素具有耐药性。

　　碟扩散法或微汤稀释法常用于抗生素敏感性试验(AST)。

　　这项测试对于确定治疗细菌感染的正确抗生素至关重要。由于抗生素耐药性是遗传编码的，因此全基因组测序方法已被用作检测抗菌素耐药性的替代策略。

　　该测试的准确性取决于AMR遗传决定因素更新数据库的可用性。生物信息学工具被用来解释基因数据。

　　全基因组测序策略先前已用于结核分枝杆菌、肺炎链球菌和金黄色葡萄球菌的抗菌素耐药性。

　　本研究的主要目的是评估从粪肠杆菌基因组中测定AMR的准确性。

　　对4382株粪肠杆菌进行全基因组序列组装，并与现有AMR表型进行相关性分析。该策略确定了粪肠杆菌基因型和表型AMR之间的一致性。

　　本研究中使用的粪肠杆菌是在2000年至2018年期间从11个国家获得的，包括澳大利亚、新西兰、德国、荷兰、英国、奥地利、丹麦、美国和巴基斯坦。

　　对细菌基因组进行分析，以检测预测粪肠菌AMR的基因和突变的存在。以表型抗性为参考标准，测定基因型预测的准确性。

　　使用ARIBA (Antimicrobial Resistance Identification By Assembly)软件从全基因组序列中确定抗生素耐药基因和突变。

　　为了建立粪肠杆菌耐药性遗传决定因素数据库，共收集了316个遗传决定因素，其中包括针对17种抗生素的103个单突变、100个组合突变、82个单获得性基因和27个多获得性基因。

　　单个基因突变或决定因素可以改变病原体对多种抗生素的易感性。

　　在他的研究中建立的数据库包含了导致粪肠杆菌对12种不同抗生素产生耐药性的遗传决定因素。

　　值得注意的是，该数据库可以准确预测抗生素对氨苄西林、奎奴普司汀-达佛普司汀、环丙沙星、万古霉素、利奈唑胺和替柯普兰的耐药性。

　　然而，四环素类和氨基糖苷类的基因型预测需要进一步改进。此外，还需要提高对替加环素和达托霉素的敏感性。

　　先前的研究表明，青霉素结合蛋白5 (Pbp5)突变显著促进了粪肠杆菌的氨苄西林耐药性。

　　基于van A和van B操纵子的不同功能变体的存在，可以以高灵敏度和特异性确定对糖肽的抗性。在表型抗性分离株中发现了失去特定基因的操纵子变异。

　　未来必须进行更多的研究，以探索van C、van D、van E、van G、van L、van M和van N等罕见的van操纵子对屎肠杆菌糖肽耐药的贡献。

　　与以前开发的AMR数据库相比，目前开发的数据库对许多抗生素的基因型预测更为准确。

　　目前的研究发现，鉴定非功能性范操纵子变异、非赋予抗性突变、基因的截断变异和错误编码的基因抗性关系，在确定抗生素耐药性方面具有较低的特异性。

　　因此，对于抗生素耐药性的预测，遗传决定因素的存在和完整性是至关重要的。

　　与现有的数据库预测一致，目前整理的数据库在预测四环素耐药性方面表现出较低的特异性，而对氨基糖苷类的耐药性较高。

　　表型重新检测表明存在沉默的抗菌素耐药性相关基因。这一现象在粪肠菌中必须在未来进行探索。

　　此外，未来的研究必须充分描述对这些抗生素耐药的遗传基础。

　　目前的研究表明，新建立的数据库在预测基于粪肠杆菌基因组的AMR方面表现出与现有数据库相当或更高的准确性。

　　这些基因型预测已经在Pathogenwatch上实现，这是一个基于网络的工具，有助于从许多病原体的基因组中确定抗菌素耐药性。

　　全基因组测序方法在临床和公共卫生微生物实验室的普及将有助于将这一策略用于诊断和监测粪肠杆菌的抗生素耐药性。