Генетически проанализировав 100 штаммов K. pneumoniae, взятые у инфицированных пациентов, бессимптомных носителей и из окружающей среды больничной палаты в течение 14 месяцев, они обнаружили, что бактерии обладают высокой степенью передачи и способны генетически адаптироваться к любому доступному антибиотику за очень короткие периоды времени.
Больничные штаммы K. pneumoniae оказалась очень устойчивой к лекарствам, при этом все проанализированные изоляты показали устойчивость к нескольким классам лекарств, в том числе к карбапенемам – антибиотикам, используемым в качестве последнего средства при лечении тяжелых инфекций.
С учетом того, что число смертей от лекарственно-устойчивых инфекций, согласно прогнозам, вырастет с 700000 до 10 миллионов в год к 2050 году, Carbapenem-устойчивые Enterobacteriaceae внесены в список трех неотложных угроз Центрами по контролю и профилактике заболеваний и ключевой глобальной критически важной угрозой. приоритет »Всемирной организации здравоохранения.
"Бактерии, распространенные в больницах по всему миру, имеют в своем арсенале все большее количество геномных инструментов, которые распространяются и вызывают смертельные инфекции. Карбапенемы – это препараты, которые мы используем, когда ничто другое не помогает, поэтому увеличение числа бактерий, устойчивых к карбапенемам, является действительно серьезной угрозой для здоровья населения. Это означает, что у нас больше нет вариантов лечения, и нам необходимо расширить наши глобальные исследования и надзор за этими бактериями », – пояснил автор исследования профессор Франсуа Баллу (UCL Genetics Institute).
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 палат и два отделения интенсивной терапии.
"Используя генетические данные всего генома, мы могли четко проследить их распространение по больнице. Примечательно видеть, насколько легко эти бактерии перемещались между пациентами, особенно в отделениях интенсивной терапии, но мы также обнаружили, что они передавались через разные больничные участки через палаточное оборудование, в том числе перила для кроватей и медицинские устройства », – сказала д-р Люси ван Дорп. (UCL Genetics Institute), первый автор и ведущий исследователь британской команды.
«Мы обнаружили, что эти бактерии циркулировали в больнице в течение как минимум года, прежде чем мы начали нашу инициативу по наблюдению, предполагая, что индексный пациент, вероятно, не участвовал в какой-либо последующей передаче другим пациентам. Обнадеживает то, что K. Впоследствии вспышка пневмонии была взята под контроль с помощью мероприятий в масштабах всей больницы, включая улучшенную очистку инфицированных палат и новый протокол дезинфекции воздуха."
Помимо отслеживания распространения вспышки, исследователи также рассмотрели, какие части бактериального генома несли гены, необходимые для уклонения от лечения антибиотиками.
«Бактерии, такие как клебсиелла, несут дополнительную ДНК, упакованную в мобильные переносимые элементы, называемые плазмидами», – пояснил профессор Баллу. «Бактерии из этой вспышки имели необычайное разнообразие плазмид, которые они несли, и именно эти единицы содержали гены, которые помогали бактериям продолжать инфицировать 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 становится все труднее лечить во всем мире.
В этом исследовании геномные данные показали, что большинство изолятов вспышек K. pneumoniae несли несколько копий плазмид устойчивости. Это позволило им делиться 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 несли много плазмид устойчивости, и в некоторых случаях эти плазмиды присутствовали в нескольких копиях. Мы продемонстрировали, что количество копий помогло предсказать, насколько успешно бактерии уклонились от лечения. Это означает, что важно не только наличие гена, обеспечивающего устойчивость, но и его изобилие в инфекционном штамме », – пояснил д-р ван Дорп.
"Большинство диагностических средств 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 расследования 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.