Klinisk implementering av kontinuerlig genomisk övervakning för att identifiera, spåra och avbryta överföring av multiresistenta patogena bakterier

Klinisk implementering av kontinuerlig genomisk övervakning för att identifiera, spåra och avbryta överföring av multiresistenta patogena bakterier

Sjukvårdsrelaterade infektioner (HAI) är ofta förknippade med en ökad risk att utveckla antimikrobiell resistens (AMR). HAI påverkar många patienter över hela världen, vilket har ökat den totala ägandekostnaden för hälso- och sjukvårdssystemet avsevärt. Även om det är extremt viktigt att identifiera patogener med höga överföringshastigheter på sjukhus, finns det en brist på diagnostisk laboratoriekapacitet för att spåra dem.

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

bakgrund

Genetik och genomik e-bok

Sammanställning av de bästa intervjuerna, artiklarna och nyheterna från det senaste året. Ladda ner en gratis kopia

I Australien drabbas mer än 165 000 patienter av HAI varje år. En australisk 30-dagarsundersökning visade att dödligheten för meticillinresistenta Staphylococcus aureus (MRSA) och vankomycinresistenta Enterococcus (VRE) infektioner på sjukhus var 14,9 % respektive 20 %. Samma undersökning rapporterade också en dödlighet på 18,6 % på grund av utökade beta-laktamasproducerande Escherichia coli (ESBL-E) blodomloppsinfektioner på sjukhus.

Genomanalys har visat sig vara ett effektivt verktyg för att karakterisera smittvägar för patogener. Detta verktyg kan förbättra infektionsförebyggande och kontrollåtgärder under patogena utbrott. Ändå används det sällan som ett verktyg för övervakning och förebyggande i realtid.

Traditionella metoder för genetisk analys är vanligtvis tidskrävande och analysverktygen är inte lätt tillgängliga utanför specialiserade laboratorier. Nyligen utvecklades metoder för helgenomsekvensering (WGS) för att analysera transmissionsdynamiken hos bakteriella patogener, vilket hjälpte till att bedöma deras utbrottspotential. Denna metod skulle kunna användas som ett frontlinjeverktyg för att bekämpa patogener som kan hota människors liv.

I en nyligen Kliniska infektionssjukdomar Forskare har utvecklat ett kliniskt WGS-arbetsflöde som kan upptäcka överföring av patogener innan de blir dominerande. Därför kan denna metod effektivt förebygga och kontrollera infektioner och hjälpa till att utveckla strategier för att adekvat reagera på utbrott.

Om att studera

Isolat av MRSA, VRE, ESBL-E, karbapenem-resistenta Acinetobacter baumannii (CRAB) och karbapenemas-producerande Enterobacterales (CPE) erhölls från blodkulturer, CSF, sterila platser och screeningprover (t.ex. rektala pinnar) från tre stora sjukhus i Brisbane, Australien. Totalt 2 660 bakterieisolat erhölls från deltagande sjukhus mellan 19 april 2017 och 1 juli 2021. Dessa bakteriella patogener isolerades från 2336 patienter, varav 259 patienter gav flera isolat.

I denna studie samlades prover in varje vecka, med ett genomsnitt på 8 prover per vecka. Dessa prover utsattes för WGS-analys. WGS bidrog till etableringen av in silico multi-locus sekvenstypning (MLST). Dessutom utfördes resistensgenprofilering med hjälp av en anpassad genomisk analyspipeline.

De förmodade utbrottshändelserna bestämdes genom att jämföra kärngenomets enkelnukleotidpolymorfismer (SNPs). Lämpliga kliniska data analyserades tillsammans med genomisk analysdata genom anpassad automatisering. Dessa resultat sammanställdes med sjukhusspecifika rapporter som regelbundet distribuerades till smittskyddsteam.

Studieresultat

Bland de totala bakterieisolaten som sekvenserades under studieperioden var 293 gramnegativa MDR-baciller, 620 var MRSA och 433 var VRE. Kombinationen av genomiska och epidemiologiska data hjälpte till att identifiera 37 kluster som kan ha uppstått på grund av överföringshändelser i samhället snarare än sjukhus.

Kärngenom SNP-data visade att 335 isolat bildade 76 distinkta kluster. Intressant nog var 43 av de 76 klustren associerade med de deltagande sjukhusen. Detta fynd tyder på förekomsten av pågående bakteriell överföring inom sjukhus. De återstående 33 klustren var associerade med antingen interhospitala överföringshändelser eller med bakteriestammar som cirkulerade inom ett samhälle.

Effekter på studier

Tillgången till aktuella rapporter är avgörande för att utveckla ett effektivt övervakningsprogram. Viktigt är att det nuvarande protokollet kan tillhandahålla genomiska data inom 10 dagar efter provtagning. Det är viktigt att notera att den genomsnittliga handläggningstiden för rapporter på 33 dagar begränsar den kliniska relevansen av data.

Några faktorer associerade med långa rapporteringsperioder inkluderar hindrad provtransport till centrallaboratoriet, brist på dedikerad eller dedikerad WGS-infrastruktur på plats och pågående utveckling av analytiska pipelines. Ändå kan dessa förseningar minimeras genom strukturell omorganisation och förbättringar av arbetsflödet.

I denna studie hjälpte den WGS-baserade metoden till att identifiera två förmodade transmissionskluster Ab1050-A1 och Eh90-A2 som var associerade med tidigare utbrott. Detta fynd tyder starkt på att WGS måste användas som ett prospektivt övervakningsverktyg för att förhindra patogena utbrott.

Slutsatser

En stor begränsning av denna studie är att det prospektiva övervakningsprogrammet i första hand baserades på multiresistenta bakterier. Därför beaktades inte andra antibiotikakänsliga sjukdomsframkallande organismer i den aktuella studien.

Även om det är svårt att integrera WGS-arbetsflödet och annan lämplig datorinfrastruktur i befintliga sjukvårdssystem, är det viktigt att etablera dem för att förhindra framtida utbrott. Den WGD-baserade anläggningen kan minska den totala kostnaden för sjukvårdssystemet.

Hänvisning:

• 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

.