風土病のカルバペネム耐性のゲノム解剖でメタロが明らかに

Nature Communications volume 14、記事番号: 4764 (2023) この記事を引用

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14 オルトメトリック

メトリクスの詳細

メタロベータラクタマーゼ産生微生物 (MBL) によって引き起こされる感染症は、世界的な健康上の脅威です。伝染のダイナミクスとMBLがどのように風土病を確立するかについての私たちの理解は依然として限られています。私たちは、270の臨床分離株および環境分離株（169の完成したゲノムを含む）の配列データを使用して、病院における20年間にわたるblaIMP-4の進化を分析し、7つのグラム陰性菌属、68の細菌株、および7つの異なるプラスミドタイプにわたるblaIMP-4遺伝子を同定した。私たちは、保存された IncC プラスミド (37 株にわたる 95 ゲノム) の最初の複数種の発生により、blaIMP-4 が、我々がプロパゲーターと呼ぶ成功した株と遺伝的設定のペア、特に Serratia marcescens とエンテロバクター・ホルマチェイ。この貯蔵庫から、細菌宿主間での blaIMP-4 プラスミドの転移、およびプラスミド間で blaIMP-4 を運ぶインテグロンの転移から生じる遺伝的設定の多様化を通じて、blaIMP-4 は存続しました。私たちの発見は、MBLの風土病性と蔓延を理解するための枠組みを提供し、他のカルバペネマーゼ産生生物にもより広範に適用できる可能性があります。

カルバペネマーゼ産生生物 (CPO) は現在、多くの地域で風土病となっています。 blaKPC は北米やヨーロッパに広がっているため大きな注目を集めていますが、メタロベータラクタマーゼ (MBL) (blaNDM、blaIMP、blaVIM など) は、オーストラリアを含むアジアおよびオセアニアの多くの地域で風土病となっており、そこでは blaIMP カルバペネマーゼが発生しています。支配1、2、3、4、5、6、7、8、9。 CPO、特にMBL保有微生物によって引き起こされる感染症の治療選択肢は依然として厳しく制限されており、これらの広範な薬剤耐性微生物のさらなる蔓延を阻止する必要性が強調されています。カルバペネマーゼの拡散メカニズムはカルバペネマーゼの種類によって異なります。一部のカルバペネマーゼは、成功した菌株または系統との密接な関連を介して広がります（例、blaKPC-2/3 および肺炎桿菌クローン複合体 258）が、他のカルバペネマーゼでは、特定のプラスミド（例：blaOXA-48 および広範囲の宿主範囲の IncL プラスミド）との結合を介して伝播が媒介されます。）10、11。特に、MBL は系統関連のクローン拡大と多様なプラスミドタイプの両方を通じて広がります 12、13。監視研究によってこれらのデータの一部は収集されていますが、これらの拡散メカニズムが時間の経過とともにどのように進化するかを評価する取り組みはほとんど行われていません。カルバペネム耐性遺伝子の伝達動態を理解することは、今後の感染予防の取り組みに情報を与える上で極めて重要です。

私たちのグループや他のグループによるこれまでの研究では、MBL、特に blaIMP-4 の蔓延は、多くの場合、いくつかの遺伝的環境に挿入できるクラス 1 インテグロンのトランスポゾンによる蔓延によって引き起こされることが特定されています（以降、染色体統合と定義します）。または blaIMP-4)2、4、6、9、14、15 を保持する異なるプラスミドタイプ。さらに、遺伝子カセット (blaIMP-4 を運ぶものなど) は、異なるクラス 1 インテグロンに侵入できるため、伝播源になる可能性もあります 16。遺伝子の水平伝達を研究する能力は、プラスミドなどの反復性の高い領域を含む細菌ゲノムの高品質なデノボアセンブリを可能にするロングリードシークエンシングによって大幅に進歩しました。ロングリードシーケンシングを利用して完全な閉じた細菌ゲノムを生成することは、MBL の蔓延中に発生すると考えられる複雑なマルチレベル (細菌株、プラスミド、遺伝子) の伝達ダイナミクスを研究するユニークな機会を提供します。ショートリードシーケンスデータと組み合わせると、遺伝的背景や発生または風土病の考えられるメカニズムを前例のないレベルで詳細に調べることが可能になります。

blaIMP-4 が優勢な MBL 産生グラム陰性菌は、2002 年以来当施設 (アルフレッド病院) で分離されています5,6,7,15。 2004 ～ 2005 年の最初の発生期間の後、私たちは高度な風土病を経験し、2017 ～ 2020 年にかけて発生期間が繰り返されました。私たちは、blaIMP-4 の遺伝的設定、時間の経過に伴うその進化、および繰り返しの流行と風土病を引き起こした伝播経路を評価することを目的としました。

5 genomes are shown on the left and the genetic context is shown on the right. IncFIB and IncFIA/IncFIB/IncP plasmids clustered with IncC plasmids throughout the analysis and shared homology both upstream and downstream of blaIMP-4. Abbreviations: bp. base pairs, SNV single nucleotide variant./p> 4-month ICU admission and was implicated in 7 transmission events, placing them at the centre of the large 23-patient network spanning those two strains and plasmid types (E. hormaechei ST190 with IncHI2A type 1 plasmid and E. hormaechei ST93 with IncHI2A type 2 plasmid) (Fig. 5b). A further transmission event to a single patient then occurred during an admission on the Cardiology ward 6 months later./p>