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跟踪'Superbugs'

传染病可以在医院环境中迅速传播,特别是如果导致疾病导致疾病的病原体抵御毒品,则依靠对抗它。基因组学可能能够帮助追踪这些抗性病原体并在萌芽中扼杀它们,然后才普遍......

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌:超级细菌

细菌金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌)有许多的面孔。我们中的许多人一生都快乐地生活在金黄色葡萄球菌存在于我们的皮肤上或鼻子里,并没有经历任何问题。但如果细菌进一步进入体内,就会导致健康问题。这些疾病的范围从引起红肿和水泡的轻微皮肤感染到危及生命的心脏和肺部感染。在2012年,金黄色葡萄球菌与英国292例死亡有关。

2012年,英国有292人死亡,与金黄色族有关。

耐甲氧西林S. Aureu.s(MRSA)是一种类型金黄色葡萄球菌这导致问题,因为它是抵抗力的抗生素通常用于治疗这些感染。这使得摆脱它更难以这样它通常被称为“超级释放”。MRSA.感染在封闭空间内迅速传播,特别是在疗养院和医院,那里的人通常免疫系统较弱,从而使感染更加猖獗。在医院里,由于伤口和医疗程序,MRSA可以更容易地进入病人的身体。因为它对抗生素有耐药性,所以更难治疗。然而,对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的越来越多的认识使医疗保健专业人员能够更有效地管理它。

在我们拍摄的Wellcome Trust Sanger研究所DNA的样本金黄色葡萄球菌来自世界各地并使用DNA测序检查它的传播。这是第一次这样的研究,结果发表在杂志上科学2010年,展示了DNA测序的潜在用途,以帮助减少传播并含有MRSA的爆发。

隔离细菌的罪魁祸首

当科学家序列细菌时,它们倾向于序列“分离”。拭子用于从携带感兴趣的细菌的患者那里服用样品。然后从拭子中的细菌在实验室的板上生长。细菌将在板上的不同团块中生长,称为菌落。选择细菌的一个菌落,这是“分离”可以从中提取DNA和派去序进行测序。选择分离物有助于确保仅测序一种类型的细菌。

生长在板材的金黄色葡萄球菌的殖民地。每个白点都是一个殖民地。图片信用:Pablo Rojas通过Wellcome Images

识别不同类型的细菌

多点序列键入(MLST)涉及在细菌基因组中围绕八个基因进行测序。

很长一段时间,科学家们使用了一种称为“打字”的方法来追踪细菌感染的爆发。键入的目的是找出两个或更多个细菌菌株是否彼此相关并源自相同的源群(具有相同类型)。这样做的最常用技术之一被称为多层序列键入,或短路。Mlst涉及八个左右测序基因在里面基因组细菌。然后使用这些基因的序列来定义样品中存在的细菌类型。如果基因序列在两种或更多种细菌菌株中相同,则意味着它们具有相同类型。

更多的序列-更多的信息

虽然MLST已经令人难以置信的有用,我们现在有整个基因组测序。这意味着我们可以确定一个有机体的整个基因组的DNA序列金黄色葡萄球菌一下,所有2,600个基因。因此,整个基因组测序可以揭示与仅分析八个基因的MLST的不同分离物的更多。这种增加的细节水平使科学家能够看到个人之间的相似之处和差异金黄色葡萄球菌隔离。

金黄色葡萄球菌基因组含有约2,600个基因。

威康基金会桑格研究所的科学家们研究了两者之间的关系金黄色葡萄球菌使用全基因组测序从世界各地的分离物。以前,这些隔离物只能基于其MLST简档分离成10个看似相同的组。通过全基因组测序,每个单独的孤立可以根据其遗传差异与其他分离物。通过分析分离菌株基因组之间的差异和相似性,科学家们还可以看到不同的分离菌株是如何以及在哪里进化的。

金黄色葡萄球菌从欧洲传播到南美洲,然后回到欧洲。

科学家们发现耐甲氧西林金黄色葡萄球菌是从欧洲传播到南美,然后通过葡萄牙传播回欧洲。当他们更仔细地研究数据时,他们发现英国一家医院爆发了MRSA病毒,而丹麦的一个病例似乎与泰国发现的MRSA菌株密切相关。在进一步调查后,科学家确定在丹麦发现的隔离病毒实际上来自一名最近从泰国旅行的泰国人。这表明测序可以准确地识别个体感染的来源,以及全基因组测序在临床环境中如何具有应用潜力。这项研究还表明,通过使用全基因组测序,科学家们可以找到医院疫情爆发的源头,从而在疫情蔓延之前在源头阻止它。因此,科学家们开始通过观察英国剑桥大学医院信托基金(Cambridge University Hospitals Trust)的罗茜医院(Rosie Hospital)爆发的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA),来证明这种临床应用。

特别护理婴儿病房爆发

Rosie医院是一家特别护理婴儿单位(SCBU)的所在地,关心早期或以低出生的婴儿,以及从困难的交付,感染或手术中恢复的婴儿。这些婴儿很容易感染,因此拭子被录取,然后每两周进行一次监测,如果它们与可能导致感染的任何细菌接触。

一个特别照顾婴儿的单位。
图片来信:N.Durrell McKenna通过惠康图像

三名婴儿被检测出有耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。

2011年,罗伊医院的三墓的三个婴儿在MRSA测试了阳性。虽然这些婴儿都没有由于MRSA的存在而不适,但这会通过感染控制促进调查。每个婴儿的MRSA对不同的抗生素进行测试以确定他们的抗生素耐药性配置文件。这种测试被称为“抗生素图谱”。如果耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的样本对相同的抗生素具有耐药性,那么它们具有相同的抗生素耐药性图谱,因此更有可能是相同的细菌菌株。在这种情况下,两个耐甲氧西林金黄色葡萄球菌样本具有相同的耐药性,其中一个样本因对一种抗生素的耐药性而不同。医院随后认定这些细菌可能有关联,因此对病房进行了彻底清洁,并调查了过去六个月所有mrsa阳性的棉签。

在此期间,确定了14例MRSA。九个病例具有相同的,或类似,抗性抗性对原始爆发,五种情况有不同的曲线,被认为是无关的。

12个相关的MRSA病例在三个集群中出现17天和33天。通常在医院病房上传输,细菌感染直接从一个人从一个人传递到下一个,没有明显的差距,所以这些空隙很难知道这是一个爆发的单一爆发或几个单独的爆发。

此时,来自Wellcome Trust Sanger研究所的科学家使用DNA测序更详细地探索爆发。通过比较每个分离物的基因组,它们发现在仅在其抗体诊断中被认为是无关的五种情况中的两个实际上是相关的。他们还能够确认三个MRSA集群并不分开,而是联系在一起,也是一个持续的爆发。问题是为什么他们之间有很多天的差距?爆发是否反复从外面带入医院,或者是源自医院的另一个病房?

显示14条转基因相关的MRSA病例的时间安排在SCBU中的例证。(数据来源:Harris等。2013; Doi:10.1016 / s1473 - 3099 (12) 70268 - 2)。

图像信用:Genome Research Limited

狩猎爆发的来源

科学家聚集了来自医院的其他病区的MRSA样本。

为了找出MRSA病例的起源,科学家们从医院的其他病房,以及剑桥地区出现MRSA感染症状的全科医生诊所和诊所收集了MRSA样本。然后,他们对这些样本进行了抗生素图谱检测,以发现与SCBU中发现的样本具有相似的抗生素耐药性。那些具有相同抗生素图谱的样本随后进行了DNA测序。

当研究这些分离株的DNA序列时,发现它们中的许多部分与SCBU上MRSA的病例密切相关。来自GP实践的两种匹配的MRSA样本来自婴儿,他们在SCBU病房在SCBU病房中与其他一些婴儿同时,但在他们在病房上没有测试过积极的问题。不是每次拭子都会在每次何时拿起感染,以便有时会错过任何情况。还有一些患有脓肿(葡萄球菌感染的症状)的女性,谁是在SCBU上的婴儿母亲。社区中的一个人竟然是其中一个女性的合作伙伴。

该研究发现,没有证据表明,疫情来自社区或其他病房,因为所有案件都可以与SCBU相关联。

在SCBU上发现了另一例MRSA。

在SCBU九周后核查了MRSA的另一个案例。据推测,这是MRSA的全新爆发,但当分析DNA时,它表明它与上次MRSA对SCBU的情况密切相关。这表明MRSA可能是由在SCBU上工作的人传播,但他们需要证据证实这一点。

这张图显示了SCBU的15个基因相关MRSA病例的时间轴。(数据来源:Harris等。2013; Doi:10.1016 / s1473 - 3099 (12) 70268 - 2)。图像信用:Genome Research Limited

在萌芽中夹住它

超过100人在SCBU上工作的人被要求提供细菌拭子进行DNA分析。这是常见的金黄色葡萄球菌和MRSA没有任何效应的人携带,因此医疗保健工人有时可能不知不觉地携带细菌。除了SCBU工作人员的所有样本中,一个测试为MRSA的阳性。当从中测序该分离物中的DNA时,它证实了SCBU中MRSA病例的链接,建议医疗工作者是病房最近案件的来源。

病房里的每个人都接受了一系列的药物沐浴,包括医护人员,以去除MRSA。经过三次阴性检查后,这名医疗工作者摆脱了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,可以重返工作岗位。最后,疫情得到了控制和消除。

基因组测序使MRSA疫情得以根除。

但医疗保健工作者在哪里拿起MRSA?最可能的情况是,其中一个婴儿或其中一家家庭是MRSA感染的原始来源,医疗保健工人只是一个在SCBU上的婴儿和家庭之间传递它的载体。

这张图显示了SCBU的15个基因相关MRSA病例和携带病毒的医护人员的时间轴。(数据来源:Harris等。2013; Doi:10.1016 / s1473 - 3099 (12) 70268 - 2)。图像信用:Genome Research Limited

进一步研究了这种情况下的MRSA克隆,发现是ST22,一种菌株金黄色葡萄球菌常见于英国的医院。MRSA ST22主要有两种类型——一种与医院有关,因为它对特定的抗生素有耐药性,另一种与社区有关,不受医院环境的限制。当科学家们对在SCBU发现的ST22菌株进行更详细的研究时,他们发现它们与社区相关的类型更接近,与在南亚,特别是印度发现的一些ST22菌株相似。只有通过DNA测序,他们才能发现这一点!

接下来是什么?

这是一项具有里程碑意义的研究,它展示了如何在医院环境中使用DNA测序,并展示了如何大规模地进行细菌基因组测序。

最初,这项研究的目的是展示DNA测序如何能够提供关于一家医院曾经爆发过MRSA的信息。然而,DNA测序有助于查明疫情正在发生,并使人们能够迅速查明其起源。这使有效管理和遏制了疫情的爆发。这表明DNA测序可以帮助临床医生防止MRSA的传播和限制严重感染的数量。在严重的情况下,一些金黄色葡萄球菌感染可能是致命的,其他可能需要手术去除脓肿,但DNA测序可以提供减少传染病的整体临床负担的洞察力金黄色葡萄球菌

剑桥大学的医院现在定期对MRSA病例进行测序。

由于这项研究和其他研究多年来,剑桥大学医院现在经常序列每种情况的基因组金黄色葡萄球菌现场帮助保持任何潜在爆发的一步。这可能使科学家识别引起抗生素抗性的遗传变化,并使用这些信息来告知医生对其患者规定的抗生素。这种技术不限于金黄色葡萄球菌它也被用来对付许多其他的病原体,包括肺结核和淋病。

抗生素耐药性经常作为一个日益严重的全球性问题出现在新闻中。例如,由于抗生素耐药性,淋病变得几乎无法治疗。通过基因组学和DNA测序更好地了解这些细菌,将提供宝贵的信息,帮助更快地推进研究。

此页面最近更新于2017-08-23

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