Detecção Molecular de Genes e Mutações de Resistência

A detecção molecular da resistência identifica diretamente os determinantes genéticos da resistência antimicrobiana, em vez de inferir a resistência a partir do crescimento na presença do fármaco. Inclui a amplificação direcionada de ácidos nucleicos de genes de resistência conhecidos, a detecção de mutações pontuais associadas à resistência e o sequenciamento de genoma completo que examina todo o resistoma.

Definition

A detecção molecular da resistência é o uso de amplificação de ácidos nucleicos, hibridização ou sequenciamento para identificar genes de resistência, seus contextos genéticos móveis ou mutações associadas à resistência em um microrganismo, caracterizando diretamente a base genética da resistência.

Scope

Esta entrada abrange ensaios moleculares direcionados para genes de resistência adquirida e para mutações cromossômicas de resistência, plataformas rápidas integradas usadas no ponto de atendimento ou próximo a ele, e caracterização baseada em sequenciamento com bancos de dados curados de genes de resistência. Também aborda como o genótipo se relaciona com o fenótipo. É um material de referência metodológico e não fornece orientação de tratamento.

Core questions

• Quais genes ou mutações de resistência este organismo carrega?
• Como os ensaios direcionados, as plataformas rápidas integradas e o sequenciamento de genoma completo diferem em escopo e uso?
• Quão bem um genótipo detectado prevê o fenótipo de resistência?

Key concepts

• Genes de resistência adquirida e o resistoma
• Mutações pontuais associadas à resistência (por exemplo, rpoB para rifampicina)
• Reação em cadeia da polimerase (PCR) e amplificação de ácidos nucleicos
• Plataformas rápidas integradas baseadas em cartuchos
• Sequenciamento de genoma completo e bancos de dados de genes de resistência
• Elementos genéticos móveis (plasmídeos, transposons, integrons)
• Previsão e discordância genótipo-fenótipo

Mechanisms

Ensaios moleculares direcionados amplificam e detectam genes ou mutações de resistência específicos: a amplificação de ácidos nucleicos pode identificar genes adquiridos, como determinantes de carbapenemase ou resistência à meticilina, ou mutações cromossômicas, como alterações em rpoB que conferem resistência à rifampicina em Mycobacterium tuberculosis (boehme-2010). Plataformas integradas baseadas em cartuchos combinam extração, amplificação e detecção para fornecer resultados genotípicos rápidos a partir de amostras clínicas. O sequenciamento de genoma completo examina o conjunto completo de determinantes de resistência, que são comparados com bancos de dados curados de genes de resistência adquirida para prever a resistência (zankari-2012; ellington-2017). Como muitos genes de resistência residem em elementos genéticos móveis, como plasmídeos, transposons e integrons, os métodos moleculares também ajudam a caracterizar seu contexto genético e potencial de disseminação (partridge-2018; strahilevitz-2009). A detecção genotípica é rápida, mas nem sempre prevê o fenótipo, uma vez que a presença do gene, a expressão e mecanismos adicionais contribuem (ellington-2017).

Clinical relevance

A detecção molecular apoia o reconhecimento rápido de determinantes de resistência para vigilância, controle de infecções e gestão de antimicrobianos, e pode caracterizar surtos e transmissão. Esta entrada descreve esses métodos como conhecimento de referência sobre como a resistência é detectada e caracterizada; não fornece recomendações diagnósticas ou de prescrição individuais.

Epidemiology

A vigilância baseada em sequenciamento de genes de resistência e seus elementos móveis tornou-se central para rastrear o surgimento e a disseminação internacional da resistência, ligando isolados em diferentes ambientes e revelando a disseminação de determinantes plasmidiais (partridge-2018; strahilevitz-2009; ellington-2017).

History

A detecção molecular da resistência evoluiu de ensaios baseados em PCR para genes individuais nas décadas de 1990 e 2000 para plataformas rápidas integradas e, cada vez mais, para o sequenciamento de genoma completo. Um marco na adoção clínica foi o ensaio automatizado em cartucho para detecção simultânea de Mycobacterium tuberculosis e resistência à rifampicina, que trouxe a detecção genotípica rápida da resistência para a prática rotineira (boehme-2010), enquanto bancos de dados curados permitiram a identificação sistemática de genes de resistência adquirida a partir de dados de sequência (zankari-2012).

Debates

O sequenciamento pode substituir o teste de suscetibilidade fenotípica?

O sequenciamento de genoma completo pode prever a resistência para algumas combinações organismo-fármaco, mas não de forma confiável para todas, porque a presença do gene não garante a expressão e nem todo mecanismo é capturado pelos bancos de dados atuais; até que ponto o genótipo pode substituir o fenótipo permanece sem solução.

Interpretando a discordância genótipo-fenótipo

Genes de resistência detectados às vezes não são expressos fenotipicamente, e fenótipos resistentes às vezes carecem de uma explicação genética conhecida, então a conciliação de resultados moleculares e fenotípicos permanece um desafio metodológico.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Qual a diferença entre detectar um gene de resistência e medir a resistência?

Os métodos moleculares detectam diretamente o determinante genético da resistência, enquanto o teste de suscetibilidade mede se o organismo realmente cresce na presença do fármaco; um gene pode estar presente sem ser expresso, então os dois podem discordar.

O que o sequenciamento de genoma completo pode adicionar à detecção de resistência?

O sequenciamento pode examinar todo o conjunto de genes e mutações de resistência de uma vez e caracterizar seu contexto genético móvel, apoiando a vigilância e a investigação de surtos, embora sua previsão de fenótipo ainda não seja confiável para todas as combinações organismo-fármaco.

Por que os elementos genéticos móveis são importantes na detecção molecular?

Muitos genes de resistência são carregados em plasmídeos, transposons e integrons que podem se mover entre bactérias, então detectar e caracterizar esses elementos ajuda a explicar como a resistência se espalha.