Klinische implementatie van continue genomische surveillance om de overdracht van multiresistente pathogene bacteriën te identificeren, volgen en onderbreken

Klinische implementatie van continue genomische surveillance om de overdracht van multiresistente pathogene bacteriën te identificeren, volgen en onderbreken

Zorggerelateerde infecties (HAI’s) gaan vaak gepaard met een verhoogd risico op het ontwikkelen van antimicrobiële resistentie (AMR). Zorginfecties treffen veel patiënten over de hele wereld, waardoor de totale eigendomskosten van het gezondheidszorgsysteem aanzienlijk zijn gestegen. Hoewel het uiterst belangrijk is om ziekteverwekkers met een hoge overdrachtssnelheid in ziekenhuizen te identificeren, ontbreekt het aan diagnostische laboratoriumcapaciteit om ze op te sporen.

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

achtergrond

Genetica en genomica eBook

Compilatie van de beste interviews, artikelen en nieuws van het afgelopen jaar. Download een gratis exemplaar

In Australië lijden jaarlijks ruim 165.000 patiënten aan zorginfecties. Uit een Australisch onderzoek van 30 dagen bleek dat de sterftecijfers voor methicilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) en vancomycine-resistente Enterococcus (VRE)-infecties in ziekenhuizen respectievelijk 14,9% en 20% bedroegen. Hetzelfde onderzoek rapporteerde ook een sterftecijfer van 18,6% als gevolg van bloedbaaninfecties met bèta-lactamase-producerende Escherichia coli (ESBL-E) met een uitgebreid spectrum in ziekenhuizen.

Genoomanalyse heeft bewezen een effectief hulpmiddel te zijn voor het karakteriseren van de transmissieroutes van pathogenen. Dit instrument zou de infectiepreventie- en controlemaatregelen tijdens pathogene uitbraken kunnen verbeteren. Toch wordt het zelden gebruikt als een realtime monitoring- en preventie-instrument.

Traditionele methoden voor genetische analyse zijn doorgaans tijdrovend en de analyse-instrumenten zijn niet direct beschikbaar buiten gespecialiseerde laboratoria. Onlangs zijn methoden voor volledige genoomsequencing (WGS) ontwikkeld om de transmissiedynamiek van bacteriële pathogenen te analyseren, wat hielp bij het beoordelen van hun uitbraakpotentieel. Deze methode zou kunnen worden gebruikt als frontlinie-instrument om ziekteverwekkers te bestrijden die het menselijk leven kunnen bedreigen.

In een recente Klinische infectieziekten Wetenschappers hebben een klinische WGS-workflow ontwikkeld die overdracht van pathogenen kan detecteren voordat deze dominant wordt. Daarom kan deze methode infecties effectief voorkomen en beheersen en strategieën helpen ontwikkelen om adequaat op uitbraken te reageren.

Over studeren

Isolaten van MRSA, VRE, ESBL-E, carbapenem-resistente Acinetobacter baumannii (CRAB) en carbapenemase-producerende Enterobacterales (CPE) werden verkregen uit bloedkweken, CSF, steriele locaties en screeningsmonsters (bijv. Rectale uitstrijkjes) van drie grote ziekenhuizen in Brisbane, Australië. Tussen 19 april 2017 en 1 juli 2021 werden in totaal 2.660 bacteriële isolaten verkregen van deelnemende ziekenhuizen. Deze bacteriële pathogenen werden geïsoleerd uit 2336 patiënten, van wie 259 patiënten meerdere isolaten leverden.

In dit onderzoek werden wekelijks monsters verzameld, met een gemiddelde van 8 monsters per week. Deze monsters werden onderworpen aan WGS-analyse. WGS heeft bijgedragen aan de totstandkoming van in silico multi-locus sequentietypering (MLST). Bovendien werd profilering van resistentiegenen uitgevoerd met behulp van een op maat gemaakte pijplijn voor genomische analyse.

De vermeende uitbraakgebeurtenissen werden bepaald door het vergelijken van single nucleotide polymorphisms (SNP's) van het kerngenoom. De juiste klinische gegevens werden samen met genomische analysegegevens geanalyseerd via aangepaste automatisering. Deze resultaten werden samengesteld met ziekenhuisspecifieke rapporten die regelmatig werden verspreid onder infectiecontroleteams.

Studieresultaten

Van het totale aantal bacteriële isolaten waarvan de sequentie tijdens de onderzoeksperiode werd bepaald, waren er 293 gramnegatieve MDR-bacillen, 620 MRSA en 433 VRE. De combinatie van genomische en epidemiologische gegevens hielp bij het identificeren van 37 clusters die mogelijk zijn ontstaan ​​als gevolg van overdrachtsgebeurtenissen in de gemeenschap in plaats van ziekenhuizen.

SNP-gegevens van het kerngenoom lieten zien dat 335 isolaten 76 verschillende clusters vormden. Interessant is dat van de 76 clusters er 43 geassocieerd waren met de deelnemende ziekenhuizen. Deze bevinding suggereert het optreden van voortdurende bacteriële overdracht binnen ziekenhuizen. De overige 33 clusters waren geassocieerd met overdracht tussen ziekenhuizen of met bacteriestammen die binnen een gemeenschap circuleerden.

Effecten op onderzoeken

De beschikbaarheid van tijdige rapporten is van cruciaal belang voor het ontwikkelen van een effectief monitoringprogramma. Belangrijk is dat het huidige protocol genomische gegevens zou kunnen opleveren binnen 10 dagen na monsterverzameling. Het is belangrijk op te merken dat de gemiddelde doorlooptijd van een rapport van 33 dagen de klinische relevantie van de gegevens beperkt.

Enkele factoren die verband houden met lange rapportageperioden zijn onder meer het gehinderde transport van monsters naar het centrale laboratorium, het ontbreken van speciale of speciale WGS-infrastructuur ter plaatse en de voortdurende ontwikkeling van analytische pijpleidingen. Niettemin kunnen deze vertragingen tot een minimum worden beperkt door structurele reorganisaties en verfijningen van de workflow.

In deze studie heeft de op WGS gebaseerde methode geholpen bij het identificeren van twee vermeende transmissieclusters Ab1050-A1 en Eh90-A2 die verband hielden met eerdere uitbraken. Deze bevinding suggereert sterk dat WGS moet worden gebruikt als een prospectief surveillance-instrument om pathogene uitbraken te voorkomen.

Conclusies

Een belangrijke beperking van deze studie is dat het prospectieve surveillanceprogramma voornamelijk gebaseerd was op multiresistente bacteriën. Daarom werden in het huidige onderzoek geen rekening gehouden met andere antibioticagevoelige ziekteverwekkende organismen.

Hoewel het moeilijk is om de WGS-workflow en andere geschikte computerinfrastructuur in bestaande gezondheidszorgsystemen te integreren, is het belangrijk om deze in te voeren om toekomstige uitbraken te voorkomen. De op de WGD gebaseerde faciliteit kan de totale kosten van het gezondheidszorgsysteem verlagen.

Referentie:

• 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

.