Deteksi Molekuler Gen dan Mutasi Resistansi

Deteksi molekuler resistansi mengidentifikasi determinan genetik resistansi antimikroba secara langsung, daripada menyimpulkan resistansi dari pertumbuhan dengan keberadaan obat. Ini mencakup amplifikasi asam nukleat tertarget dari gen resistansi yang diketahui, deteksi mutasi titik yang terkait resistansi, dan pengurutan seluruh genom yang meninjau resistom secara keseluruhan.

Definition

Deteksi molekuler resistansi adalah penggunaan amplifikasi asam nukleat, hibridisasi, atau pengurutan untuk mengidentifikasi gen resistansi, konteks genetik bergerak mereka, atau mutasi terkait resistansi dalam mikroorganisme, mengkarakterisasi dasar genetik resistansi secara langsung.

Scope

Entri ini mencakup uji molekuler tertarget untuk gen resistansi yang didapat dan untuk mutasi resistansi kromosom, platform cepat terintegrasi yang digunakan di atau dekat titik perawatan, dan karakterisasi berbasis pengurutan dengan basis data gen resistansi yang dikurasi. Ini juga membahas bagaimana genotipe berhubungan dengan fenotipe. Ini adalah materi referensi metodologis dan tidak memberikan panduan pengobatan.

Core questions

• Gen resistansi atau mutasi apa yang dibawa oleh organisme ini?
• Bagaimana uji tertarget, platform cepat terintegrasi, dan pengurutan seluruh genom berbeda dalam cakupan dan penggunaannya?
• Seberapa baik genotipe yang terdeteksi memprediksi fenotipe resistansi?

Key concepts

• Gen resistansi yang didapat dan resistom
• Mutasi titik terkait resistansi (misalnya rpoB untuk rifampisin)
• Reaksi berantai polimerase (PCR) dan amplifikasi asam nukleat
• Platform cepat berbasis kartrid terintegrasi
• Pengurutan seluruh genom dan basis data gen resistansi
• Elemen genetik bergerak (plasmid, transposon, integron)
• Prediksi dan ketidaksesuaian genotipe-fenotipe

Mechanisms

Uji molekuler tertarget mengamplifikasi dan mendeteksi gen atau mutasi resistansi spesifik: amplifikasi asam nukleat dapat mengidentifikasi gen yang didapat seperti determinan karbapenemase atau resistansi metisilin, atau mutasi kromosom seperti perubahan rpoB yang memberikan resistansi rifampisin pada Mycobacterium tuberculosis (boehme-2010). Platform berbasis kartrid terintegrasi menggabungkan ekstraksi, amplifikasi, dan deteksi untuk memberikan hasil genotipik yang cepat dari spesimen klinis. Pengurutan seluruh genom meninjau seluruh rangkaian determinan resistansi, yang dicocokkan dengan basis data gen resistansi yang dikurasi untuk memprediksi resistansi (zankari-2012; ellington-2017). Karena banyak gen resistansi berada pada elemen genetik bergerak seperti plasmid, transposon, dan integron, metode molekuler juga membantu mengkarakterisasi konteks genetik dan potensi penyebarannya (partridge-2018; strahilevitz-2009). Deteksi genotipik cepat tetapi tidak selalu memprediksi fenotipe, karena keberadaan gen, ekspresi, dan mekanisme tambahan semuanya berkontribusi (ellington-2017).

Clinical relevance

Deteksi molekuler mendukung pengenalan cepat determinan resistansi untuk surveilans, pengendalian infeksi, dan tata kelola antimikroba, serta dapat mengkarakterisasi wabah dan penularan. Entri ini menjelaskan metode-metode ini sebagai pengetahuan referensi tentang bagaimana resistansi dideteksi dan dikarakterisasi; ini tidak memberikan rekomendasi diagnostik atau peresepan individual.

Epidemiology

Surveilans berbasis pengurutan gen resistansi dan elemen bergerak mereka telah menjadi pusat dalam melacak kemunculan dan penyebaran resistansi secara internasional, menghubungkan isolat di berbagai pengaturan dan mengungkapkan penyebaran determinan yang dibawa plasmid (partridge-2018; strahilevitz-2009; ellington-2017).

History

Deteksi molekuler resistansi berkembang dari uji berbasis PCR untuk gen individual pada tahun 1990-an dan 2000-an menjadi platform cepat terintegrasi dan, semakin banyak, pengurutan seluruh genom. Tonggak penting dalam adopsi klinis adalah uji kartrid otomatis untuk deteksi simultan Mycobacterium tuberculosis dan resistansi rifampisin, yang membawa deteksi resistansi genotipik cepat ke praktik rutin (boehme-2010), sementara basis data yang dikurasi memungkinkan identifikasi sistematis gen resistansi yang didapat dari data urutan (zankari-2012).

Debates

Dapatkah pengurutan menggantikan pengujian kerentanan fenotipik?

Pengurutan seluruh genom dapat memprediksi resistansi untuk beberapa kombinasi organisme-obat tetapi tidak dapat diandalkan untuk semua, karena keberadaan gen tidak menjamin ekspresi dan tidak setiap mekanisme ditangkap oleh basis data saat ini; seberapa jauh genotipe dapat menggantikan fenotipe masih belum terpecahkan.

Menginterpretasikan ketidaksesuaian genotipe-fenotipe

Gen resistansi yang terdeteksi terkadang tidak diekspresikan secara fenotipik, dan fenotipe resistan terkadang tidak memiliki penjelasan genetik yang diketahui, sehingga merekonsiliasi hasil molekuler dan fenotipik tetap menjadi tantangan metodologis.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara mendeteksi gen resistansi dan mengukur resistansi?

Metode molekuler mendeteksi determinan genetik resistansi secara langsung, sementara pengujian kerentanan mengukur apakah organisme benar-benar tumbuh dengan keberadaan obat; suatu gen mungkin ada tanpa diekspresikan, sehingga keduanya dapat tidak sesuai.

Apa yang dapat ditambahkan oleh pengurutan seluruh genom pada deteksi resistansi?

Pengurutan dapat meninjau seluruh rangkaian gen dan mutasi resistansi sekaligus dan mengkarakterisasi konteks genetik bergerak mereka, mendukung surveilans dan investigasi wabah, meskipun prediksinya terhadap fenotipe belum dapat diandalkan untuk setiap kombinasi organisme-obat.

Mengapa elemen genetik bergerak penting dalam deteksi molekuler?

Banyak gen resistansi dibawa pada plasmid, transposon, dan integron yang dapat bergerak antar bakteri, sehingga mendeteksi dan mengkarakterisasi elemen-elemen ini membantu menjelaskan bagaimana resistansi menyebar.