내성 유전자 및 돌연변이의 분자적 검출

내성의 분자적 검출은 약물 존재 하에서의 성장을 통해 내성을 추론하는 대신, 항균제 내성의 유전적 결정인자를 직접 식별합니다. 여기에는 알려진 내성 유전자의 표적 핵산 증폭, 내성 관련 점 돌연변이 검출, 그리고 전체 레지스톰(resistome)을 조사하는 전장 유전체 시퀀싱이 포함됩니다.

Definition

내성의 분자적 검출은 핵산 증폭, 혼성화 또는 시퀀싱을 사용하여 미생물 내에서 내성 유전자, 이들의 이동성 유전적 맥락 또는 내성 관련 돌연변이를 식별함으로써 내성의 유전적 기반을 직접 특성화하는 것입니다.

Scope

이 항목은 획득 내성 유전자 및 염색체 내성 돌연변이에 대한 표적 분자 분석, 현장 또는 현장 근처에서 사용되는 통합 신속 플랫폼, 그리고 선별된 내성 유전자 데이터베이스를 활용한 시퀀싱 기반 특성화를 다룹니다. 또한 유전자형이 표현형과 어떻게 관련되는지도 다룹니다. 이는 방법론적 참고 자료이며 치료 지침을 제공하지 않습니다.

Core questions

• 이 유기체는 어떤 내성 유전자나 돌연변이를 가지고 있는가?
• 표적 분석, 통합 신속 플랫폼, 전장 유전체 시퀀싱은 범위와 사용 면에서 어떻게 다른가?
• 검출된 유전자형이 내성 표현형을 얼마나 잘 예측하는가?

Key concepts

• 획득 내성 유전자 및 레지스톰
• 내성 관련 점 돌연변이 (예: 리팜피신에 대한 rpoB)
• 중합효소 연쇄 반응 (PCR) 및 핵산 증폭
• 통합 카트리지 기반 신속 플랫폼
• 전장 유전체 시퀀싱 및 내성 유전자 데이터베이스
• 이동성 유전 요소 (플라스미드, 트랜스포존, 인테그론)
• 유전자형-표현형 예측 및 불일치

Mechanisms

표적 분자 분석은 특정 내성 유전자 또는 돌연변이를 증폭하고 검출합니다. 핵산 증폭은 카바페네마제 또는 메티실린 내성 결정인자와 같은 획득 유전자 또는 Mycobacterium tuberculosis에서 리팜피신 내성을 부여하는 rpoB 변화와 같은 염색체 돌연변이를 식별할 수 있습니다 (boehme-2010). 통합 카트리지 기반 플랫폼은 추출, 증폭 및 검출을 결합하여 임상 검체로부터 신속한 유전자형 결과를 제공합니다. 전장 유전체 시퀀싱은 전체 내성 결정인자 세트를 조사하며, 이는 획득 내성 유전자의 선별된 데이터베이스와 비교하여 내성을 예측합니다 (zankari-2012; ellington-2017). 많은 내성 유전자가 플라스미드, 트랜스포존 및 인테그론과 같은 이동성 유전 요소에 존재하므로, 분자 방법은 이들의 유전적 맥락과 확산 가능성을 특성화하는 데도 도움이 됩니다 (partridge-2018; strahilevitz-2009). 유전자형 검출은 신속하지만, 유전자 존재, 발현 및 추가 메커니즘이 모두 기여하므로 항상 표현형을 예측하지는 않습니다 (ellington-2017).

Clinical relevance

분자적 검출은 감시, 감염 관리 및 스튜어드십을 위한 내성 결정인자의 신속한 인식을 지원하며, 발생 및 전파를 특성화할 수 있습니다. 이 항목은 내성이 어떻게 검출되고 특성화되는지에 대한 참고 지식으로서 이러한 방법을 설명하며, 개별 진단 또는 처방 권장 사항을 제공하지 않습니다.

Epidemiology

내성 유전자 및 이들의 이동성 요소에 대한 시퀀싱 기반 감시는 내성의 출현 및 국제적 확산을 추적하고, 다양한 환경의 분리주를 연결하며, 플라스미드 매개 결정인자의 확산을 밝히는 데 핵심적인 역할을 해왔습니다 (partridge-2018; strahilevitz-2009; ellington-2017).

History

내성의 분자적 검출은 1990년대와 2000년대의 개별 유전자에 대한 PCR 기반 분석에서 통합 신속 플랫폼으로, 그리고 점차 전장 유전체 시퀀싱으로 발전했습니다. 임상 채택의 중요한 이정표는 Mycobacterium tuberculosis와 리팜피신 내성을 동시에 검출하는 자동 카트리지 분석으로, 이는 신속한 유전자형 내성 검출을 일상적인 진료에 도입했습니다 (boehme-2010). 한편, 선별된 데이터베이스는 서열 데이터로부터 획득 내성 유전자를 체계적으로 식별할 수 있게 했습니다 (zankari-2012).

Debates

시퀀싱이 표현형 감수성 검사를 대체할 수 있는가?

전장 유전체 시퀀싱은 일부 유기체-약물 조합에 대한 내성을 예측할 수 있지만, 유전자 존재가 발현을 보장하지 않고 모든 메커니즘이 현재 데이터베이스에 포착되지 않기 때문에 모든 경우에 신뢰할 수 있는 것은 아닙니다. 유전자형이 표현형을 어느 정도까지 대체할 수 있는지는 아직 해결되지 않았습니다.

유전자형-표현형 불일치 해석

검출된 내성 유전자가 때로는 표현형적으로 발현되지 않거나, 내성 표현형이 때로는 알려진 유전적 설명을 가지지 않는 경우가 있어, 분자적 결과와 표현형적 결과를 조화시키는 것은 여전히 방법론적 과제로 남아 있습니다.

Seminal works

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

Frequently asked questions

내성 유전자를 검출하는 것과 내성을 측정하는 것의 차이점은 무엇인가요?

분자적 방법은 내성의 유전적 결정인자를 직접 검출하는 반면, 감수성 검사는 유기체가 실제로 약물 존재 하에서 성장하는지 여부를 측정합니다. 유전자가 존재하더라도 발현되지 않을 수 있으므로 두 결과는 다를 수 있습니다.

전장 유전체 시퀀싱이 내성 검출에 무엇을 추가할 수 있나요?

시퀀싱은 전체 내성 유전자 및 돌연변이 세트를 한 번에 조사하고 이들의 이동성 유전적 맥락을 특성화하여 감시 및 발생 조사를 지원할 수 있지만, 모든 유기체-약물 조합에 대한 표현형 예측은 아직 신뢰할 수 없습니다.

이동성 유전 요소가 분자적 검출에서 중요한 이유는 무엇인가요?

많은 내성 유전자는 세균 간에 이동할 수 있는 플라스미드, 트랜스포존 및 인테그론에 의해 운반되므로, 이러한 요소를 검출하고 특성화하는 것은 내성이 어떻게 확산되는지 설명하는 데 도움이 됩니다.