Detección Molecular de Genes y Mutaciones de Resistencia

La detección molecular de la resistencia identifica directamente los determinantes genéticos de la resistencia antimicrobiana, en lugar de inferir la resistencia a partir del crecimiento en presencia del fármaco. Incluye la amplificación dirigida de ácidos nucleicos de genes de resistencia conocidos, la detección de mutaciones puntuales asociadas a la resistencia y la secuenciación del genoma completo que examina todo el resistoma.

Definition

La detección molecular de la resistencia es el uso de la amplificación de ácidos nucleicos, la hibridación o la secuenciación para identificar genes de resistencia, sus contextos genéticos móviles o mutaciones asociadas a la resistencia en un microorganismo, caracterizando directamente la base genética de la resistencia.

Scope

Esta entrada abarca los ensayos moleculares dirigidos para genes de resistencia adquirida y para mutaciones cromosómicas de resistencia, las plataformas rápidas integradas utilizadas en el punto de atención o cerca de él, y la caracterización basada en secuenciación con bases de datos curadas de genes de resistencia. También aborda cómo el genotipo se relaciona con el fenotipo. Es material de referencia metodológico y no proporciona orientación sobre el tratamiento.

Core questions

• ¿Qué genes o mutaciones de resistencia porta este organismo?
• ¿Cómo difieren los ensayos dirigidos, las plataformas rápidas integradas y la secuenciación del genoma completo en alcance y uso?
• ¿Qué tan bien predice un genotipo detectado el fenotipo de resistencia?

Key concepts

• Genes de resistencia adquirida y el resistoma
• Mutaciones puntuales asociadas a la resistencia (p. ej., rpoB para rifampicina)
• Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y amplificación de ácidos nucleicos
• Plataformas rápidas integradas basadas en cartuchos
• Secuenciación del genoma completo y bases de datos de genes de resistencia
• Elementos genéticos móviles (plásmidos, transposones, integrones)
• Predicción y discordancia genotipo-fenotipo

Mechanisms

Los ensayos moleculares dirigidos amplifican y detectan genes o mutaciones de resistencia específicos: la amplificación de ácidos nucleicos puede identificar genes adquiridos como los determinantes de carbapenemasa o de resistencia a la meticilina, o mutaciones cromosómicas como los cambios en rpoB que confieren resistencia a la rifampicina en Mycobacterium tuberculosis (boehme-2010). Las plataformas integradas basadas en cartuchos combinan la extracción, la amplificación y la detección para proporcionar resultados genotípicos rápidos a partir de muestras clínicas. La secuenciación del genoma completo examina el conjunto completo de determinantes de resistencia, que se comparan con bases de datos curadas de genes de resistencia adquirida para predecir la resistencia (zankari-2012; ellington-2017). Dado que muchos genes de resistencia residen en elementos genéticos móviles como plásmidos, transposones e integrones, los métodos moleculares también ayudan a caracterizar su contexto genético y su potencial de propagación (partridge-2018; strahilevitz-2009). La detección genotípica es rápida, pero no siempre predice el fenotipo, ya que la presencia del gen, su expresión y mecanismos adicionales contribuyen (ellington-2017).

Clinical relevance

La detección molecular apoya el reconocimiento rápido de los determinantes de resistencia para la vigilancia, el control de infecciones y la gestión de antimicrobianos, y puede caracterizar brotes y la transmisión. Esta entrada describe estos métodos como conocimiento de referencia sobre cómo se detecta y caracteriza la resistencia; no proporciona recomendaciones diagnósticas o de prescripción individuales.

Epidemiology

La vigilancia basada en secuenciación de los genes de resistencia y sus elementos móviles se ha vuelto central para rastrear la emergencia y la propagación internacional de la resistencia, vinculando aislados entre diferentes entornos y revelando la diseminación de determinantes portados por plásmidos (partridge-2018; strahilevitz-2009; ellington-2017).

History

La detección molecular de la resistencia evolucionó de los ensayos basados en PCR para genes individuales en las décadas de 1990 y 2000 a plataformas rápidas integradas y, cada vez más, a la secuenciación del genoma completo. Un hito en la adopción clínica fue el ensayo automatizado en cartucho para la detección simultánea de Mycobacterium tuberculosis y la resistencia a la rifampicina, que llevó la detección genotípica rápida de la resistencia a la práctica rutinaria (boehme-2010), mientras que las bases de datos curadas permitieron la identificación sistemática de genes de resistencia adquirida a partir de datos de secuencia (zankari-2012).

Debates

¿Puede la secuenciación reemplazar las pruebas de susceptibilidad fenotípica?

La secuenciación del genoma completo puede predecir la resistencia para algunas combinaciones organismo-fármaco, pero no de forma fiable para todas, porque la presencia del gen no garantiza su expresión y no todos los mecanismos están capturados por las bases de datos actuales; hasta qué punto el genotipo puede sustituir al fenotipo es una cuestión sin resolver.

Interpretación de la discordancia genotipo-fenotipo

Los genes de resistencia detectados a veces no se expresan fenotípicamente, y los fenotipos resistentes a veces carecen de una explicación genética conocida, por lo que conciliar los resultados moleculares y fenotípicos sigue siendo un desafío metodológico.

Seminal works

• boehme-2010
• zankari-2012
• ellington-2017

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre detectar un gen de resistencia y medir la resistencia?

Los métodos moleculares detectan directamente el determinante genético de la resistencia, mientras que las pruebas de susceptibilidad miden si el organismo realmente crece en presencia del fármaco; un gen puede estar presente sin ser expresado, por lo que los dos resultados pueden no coincidir.

¿Qué puede aportar la secuenciación del genoma completo a la detección de la resistencia?

La secuenciación puede examinar el conjunto completo de genes y mutaciones de resistencia a la vez y caracterizar su contexto genético móvil, apoyando la vigilancia y la investigación de brotes, aunque su predicción del fenotipo aún no es fiable para cada combinación organismo-fármaco.

¿Por qué son importantes los elementos genéticos móviles en la detección molecular?

Muchos genes de resistencia se encuentran en plásmidos, transposones e integrones que pueden moverse entre bacterias, por lo que la detección y caracterización de estos elementos ayuda a explicar cómo se propaga la resistencia.