Klinisk implementering af kontinuerlig genomisk overvågning for at identificere, spore og afbryde transmission af multiresistente patogene bakterier

Klinisk implementering af kontinuerlig genomisk overvågning for at identificere, spore og afbryde transmission af multiresistente patogene bakterier

Sundhedsrelaterede infektioner (HAI'er) er ofte forbundet med en øget risiko for at udvikle antimikrobiel resistens (AMR). HAI'er påvirker mange patienter verden over, hvilket har øget de samlede ejerskabsomkostninger for sundhedssystemet markant. Selvom det er ekstremt vigtigt at identificere patogener med høje transmissionshastigheder på hospitaler, er der mangel på diagnostisk laboratoriekapacitet til at spore dem.

Lernen: Klinische Implementierung der routinemäßigen Gesamtgenomsequenzierung zur Kontrolle von Krankenhausinfektionen mit multiresistenten Krankheitserregern. Bildnachweis: nobeastsofierce/Shutterstock

baggrund

Genetik og genomik e-bog

Samling af de bedste interviews, artikler og nyheder fra det sidste år. Download en gratis kopi

I Australien lider mere end 165.000 patienter af HAI hvert år. En australsk 30-dages undersøgelse viste, at dødeligheden for methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) og vancomycin-resistente Enterococcus (VRE) infektioner på hospitaler var henholdsvis 14,9 % og 20 %. Den samme undersøgelse rapporterede også en dødelighed på 18,6 % på grund af udvidet spektrum beta-lactamase-producerende Escherichia coli (ESBL-E) blodbaneinfektioner på hospitaler.

Genomanalyse har vist sig at være et effektivt værktøj til at karakterisere patogentransmissionsruter. Dette værktøj kan forbedre infektionsforebyggelse og kontrolforanstaltninger under patogene udbrud. Alligevel bruges det sjældent som et realtidsovervågnings- og forebyggelsesværktøj.

Traditionelle metoder til genetisk analyse er typisk tidskrævende, og analyseværktøjerne er ikke let tilgængelige uden for specialiserede laboratorier. For nylig blev der udviklet metoder til helgenomsekventering (WGS) til at analysere transmissionsdynamikken af ​​bakterielle patogener, hvilket hjalp med at vurdere deres udbrudspotentiale. Denne metode kan bruges som et frontlinjeværktøj til at bekæmpe patogener, der kan true menneskeliv.

I en nylig Kliniske infektionssygdomme Forskere har udviklet en klinisk WGS-arbejdsgang, der kan detektere patogentransmissionshændelser, før de bliver dominerende. Derfor kan denne metode effektivt forebygge og kontrollere infektioner og hjælpe med at udvikle strategier til at reagere tilstrækkeligt på udbrud.

Om at studere

Isolater af MRSA, VRE, ESBL-E, carbapenem-resistente Acinetobacter baumannii (CRAB) og carbapenemase-producerende Enterobacterales (CPE) blev opnået fra blodkulturer, CSF, sterile steder og screeningsprøver (f.eks. rektale podninger) fra tre store hospitaler i Brisbane, Australien. I alt 2.660 bakterielle isolater blev opnået fra deltagende hospitaler mellem 19. april 2017 og 1. juli 2021. Disse bakterielle patogener blev isoleret fra 2336 patienter, hvoraf 259 patienter gav flere isolater.

I denne undersøgelse blev prøver indsamlet ugentligt med et gennemsnit på 8 prøver om ugen. Disse prøver blev udsat for WGS-analyse. WGS bidrog til etableringen af ​​in silico multi-locus sekvenstypning (MLST). Derudover blev resistensgenprofilering udført ved hjælp af en tilpasset genomisk analysepipeline.

De formodede udbrudsbegivenheder blev bestemt ved at sammenligne kernegenom-enkeltnukleotidpolymorfismer (SNP'er). Passende kliniske data blev analyseret sammen med genomiske analysedata gennem tilpasset automatisering. Disse resultater blev udarbejdet med hospitalsspecifikke rapporter, der regelmæssigt blev distribueret til infektionskontrolhold.

Studieresultater

Blandt de samlede bakterieisolater sekventeret i løbet af undersøgelsesperioden var 293 gramnegative MDR-baciller, 620 var MRSA og 433 var VRE. Kombinationen af ​​genomiske og epidemiologiske data hjalp med at identificere 37 klynger, der kan være opstået på grund af samfundstransmissionsbegivenheder snarere end hospitaler.

Kernegenom SNP-data viste, at 335 isolater dannede 76 forskellige klynger. Interessant nok var 43 af de 76 klynger tilknyttet de deltagende hospitaler. Dette fund tyder på forekomsten af ​​igangværende bakteriel transmission på hospitaler. De resterende 33 klynger var forbundet med enten interhospitale transmissionshændelser eller med bakteriestammer, der cirkulerede i et samfund.

Effekter på undersøgelser

Tilgængeligheden af ​​rettidige rapporter er afgørende for at udvikle et effektivt overvågningsprogram. Det er vigtigt, at den nuværende protokol giver genomiske data inden for 10 dage efter prøveindsamling. Det er vigtigt at bemærke, at den gennemsnitlige behandlingstid på 33 dage begrænser den kliniske relevans af dataene.

Nogle faktorer forbundet med lange rapporteringsperioder omfatter hindret prøvetransport til det centrale laboratorium, mangel på dedikeret eller dedikeret WGS-infrastruktur på stedet og løbende udvikling af analytiske pipelines. Ikke desto mindre kunne disse forsinkelser minimeres gennem strukturel omorganisering og justeringer af arbejdsgangene.

I denne undersøgelse hjalp den WGS-baserede metode med at identificere to formodede transmissionsklynger Ab1050-A1 og Eh90-A2, der var forbundet med tidligere udbrud. Dette fund tyder stærkt på, at WGS skal bruges som et prospektivt overvågningsværktøj for at forhindre patogene udbrud.

Konklusioner

En væsentlig begrænsning ved denne undersøgelse er, at det prospektive overvågningsprogram primært var baseret på multiresistente bakterier. Derfor blev andre antibiotika-følsomme sygdomsfremkaldende organismer ikke taget i betragtning i den aktuelle undersøgelse.

Selvom det er vanskeligt at integrere WGS-arbejdsgangen og anden passende computerinfrastruktur i eksisterende sundhedssystemer, er det vigtigt at etablere dem for at forhindre fremtidige udbrud. Den WGD-baserede facilitet kan reducere sundhedssystemets samlede omkostninger.

Reference:

• Förde, B. et al. (2022) „Klinische Implementierung der routinemäßigen Gesamtgenomsequenzierung zur Krankenhausinfektionskontrolle multiresistenter Krankheitserreger“, Clinical Infectious Diseases. doi: 10.1093/cid/ciac726. https://academic.oup.com/cid/advance-article/doi/10.1093/cid/ciac726/6691363?searchresult=1&login=false#google_vignette

.