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全基因组测序用于追踪影响的传扬路子2019年2月9日

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  人类基因组的测序有望彻底改变临床医学,我们8月的基因组推进是朝着实现这一承诺的方向迈出的又一步。6月,我们报道了人类微生物组计划的出版物,该项目强调与人类和谐相处的有益微生物。然而,医院中出现并威胁患者的微生物不容忽视。

  今天,入住急症护理医院的患者中有5%至10%患有感染。我们对它们如何传播的理解限制了预防这些感染的能力。传统上,跟踪感染途径依赖于对患者记录的人工检查,该过程不能提供所提出的传播途径的确切证据。使用全细菌基因组测序来追踪医院获得性感染的传播是本月的基因组推进,这是医院流行病学的一个潜在重要突破。

  当一簇抗生素耐药的肺炎克雷伯菌在美国国立卫生研究院临床中心的国立卫生研究院(NIH)重症监护病房(ICU)检测到感染,医生质疑第一例诊断患者与其他病例之间是否存在联系。毕竟,最初患者的出院与随后的疾病检测之间存在三个星期的差距。Evan Snitkin博士是国家人类基因组研究所Julie Segre博士实验室的博士后研究员,他开始揭示这种感染的传播途径,并特别发现是否第一名患者与感染集群有关。目前的诊断工具未能提供所需的分辨率,因此Snitkin博士对细菌样本进行了全基因组测序。

  取自患者2,3和5的细菌样品共享三种单核苷酸变体(SNV),其是第一患者喉部样品中存在的细菌的特征。当患者1和3在ICU中重叠时,可能传播感染。另外13名患者,感染链头部的患者4,显示出三个SNV,这些SNV是指数患者肺液和腹股沟中存在的细菌的标志。由于患者1和4在医院中没有重叠,因此该病例表明可能有未被发现的患者无症状定植并充当传播媒介。这种对医院感染如何传播的详细了解是以前无法实现的。

  美国医院中存在的大多数肺炎克雷伯菌密切相关。因此,目前大多数感染监测技术都无法提供必要的分辨率来识别医院中肺炎克雷伯氏菌菌株的大图关系,更不用说医院内菌株的精细关系。但由于全基因组测序能够确定细菌之间存在的任何基因组变异,因此能够提供追踪医院内感染传播所需的分辨率。

  此外,科学家还确定了关于耐药性演变的关键见解。的肺炎克雷伯菌由第一位患者介绍的对许多抗生素有抗药性。此外,在整个疫情发生过程中,观察到一些细菌分离株对所有目前已知的抗生素产生抗药性,对某些患者没有留下有效的治疗选择。最后一种抗生素对多粘菌素E的抗性似乎在所有三个患者群中独立进化。在两种不同的情况下,发现赋予多粘菌素E抗性的突变改变了与膜功能相关的蛋白质,可能允许细菌预防或减少进入细胞的药物量。这一发现证明了基因组测序的潜力,可以阐明抗性的进化和治疗方案的更有效定制。

  由于抗生素耐药性的增加,医院获得性感染已成为一个日益紧迫的问题。快速下降的成本和增加的基因组测序速度可能有助于临床流行病学家加强他们的工具包。实时,全细菌基因组测序将允许调查以前所未有的方式解决感染传播的方式。根据Snitkin博士的说法,“对于高抗性病原体,如克雷伯氏菌,治疗方案正在迅速减少,应用新技术来了解如何最好地预防感染,是至关重要的。” 这项研究表明基因组测序如何能够为医院实践提供可行的见解。

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