Выявление генов устойчивости к противомикробным препаратам

Выявление генов устойчивости к противомикробным препаратам — это молекулярная идентификация генетических детерминант (генов и мутаций), которые позволяют микроорганизмам противостоять действию противомикробных средств. Вместо измерения того, как организм ведет себя в присутствии препарата, эти методы считывают информацию об устойчивости, закодированную в его геноме.

Definition

Выявление генов устойчивости к противомикробным препаратам — это использование молекулярных методов для идентификации генов, обусловливающих устойчивость, или связанных с устойчивостью мутаций в микроорганизме или клиническом образце, что обеспечивает генотипическое указание на вероятную устойчивость.

Scope

Тема охватывает целенаправленное выявление известных генов устойчивости (например, с помощью ПЦР), роль мобильных генетических элементов в распространении устойчивости и взаимосвязь между генотипическим выявлением и фенотипической чувствительностью. Она представлена как лабораторная и справочная тема и не содержит рекомендаций по лечению или дозированию.

Core questions

• Какие известные гены устойчивости или мутации присутствуют в этом организме или образце?
• Насколько хорошо выявленный генотип предсказывает фенотип, наблюдаемый при тестировании чувствительности?
• Как детерминанты устойчивости мобилизуются и распространяются среди организмов?

Key concepts

• Гены устойчивости и мутации, связанные с устойчивостью
• Корреляция генотип-фенотип
• Мобильные генетические элементы (плазмиды, транспозоны, интегроны)
• Горизонтальный перенос генов
• Целевые молекулярные анализы (ПЦР-основанное выявление)
• Приобретенная по сравнению с естественной устойчивостью

Mechanisms

Молекулярное выявление нацелено на специфические детерминанты устойчивости — например, гены, кодирующие модифицирующие ферменты, измененные мишени для лекарств или эффлюксные системы — с использованием амплификации или секвенирования для подтверждения их присутствия. Многие клинически значимые гены устойчивости находятся на мобильных генетических элементах, таких как плазмиды, транспозоны и интегроны, которые могут перемещаться между организмами и объясняют быстрое распространение устойчивости (Partridge et al., 2018). Плазмидоопосредованная устойчивость к хинолонам иллюстрирует, как переносимая детерминанта может распространяться среди бактериальных популяций (Strahilevitz et al., 2009). Некоторая устойчивость лучше всего понимается через эволюционную историю конкретных патогенов, как, например, последовательное появление устойчивых линий Staphylococcus aureus (Chambers & DeLeo, 2009). Поскольку устойчивость часто распространяется клонально, типирование штаммов дополняет выявление генов в отслеживании ее движения (Tenover, 1995).

Clinical relevance

Выявление детерминант устойчивости описывает, как лаборатории выводят вероятную устойчивость и как устойчивость распространяется, что поддерживает эпиднадзор, профилактику инфекций и рациональное использование противомикробных препаратов на популяционном уровне. Генотипическое выявление само по себе не устанавливает лечение для отдельного человека, и эта статья не содержит рекомендаций по дозированию или терапии.

Epidemiology

Гены устойчивости, переносимые на мобильных элементах, могут распространяться внутри и между видами, а также через географические регионы, что делает их выявление ключевым компонентом надзора за устойчивостью (Partridge et al., 2018; Strahilevitz et al., 2009). Клональное распространение устойчивых линий, как задокументировано для S. aureus, также определяет эпидемиологию устойчивости (Chambers & DeLeo, 2009).

Evidence & guidelines

Механизмы и распространение детерминант устойчивости хорошо охарактеризованы в обзорной литературе (Partridge et al., 2018; Strahilevitz et al., 2009; Chambers & DeLeo, 2009). Интерпретационные стандарты, связывающие генотипические результаты с клинической отчетностью, устанавливаются профессиональными и регулирующими органами и здесь не воспроизводятся.

History

Молекулярное выявление устойчивости развивалось наряду с признанием того, что устойчивость часто кодируется дискретными, переносимыми генетическими элементами. Характеристика плазмидоопосредованных детерминант, таких как устойчивость к хинолонам (Strahilevitz et al., 2009), и более широкая каталогизация мобильных элементов, несущих устойчивость (Partridge et al., 2018), предоставили мишени, которые теперь выявляются молекулярными анализами, в то время как геномные исследования проследили исторические волны устойчивости у основных патогенов (Chambers & DeLeo, 2009).

Debates

Насколько полно генотип предсказывает фенотип?

Выявление гена устойчивости указывает на способность к устойчивости, но не всегда предсказывает выраженный фенотип, поскольку экспрессия, регуляция и неоткрытые механизмы варьируются; поэтому генотипические и фенотипические методы обычно рассматриваются как взаимодополняющие.

Seminal works

• partridge-2018
• strahilevitz-2009
• chambers-2009

Frequently asked questions

Означает ли выявление гена устойчивости, что организм устойчив?

Выявление гена указывает на генетическую способность к устойчивости, но выраженный фенотип может варьироваться в зависимости от экспрессии и регуляции генов, поэтому генотипические результаты интерпретируются наряду с фенотипическим тестированием чувствительности, а не вместо него.

Почему мобильные генетические элементы важны при выявлении устойчивости?

Плазмиды, транспозоны и интегроны могут переносить гены устойчивости между организмами, что помогает объяснить, как распространяется устойчивость и почему надзор отслеживает как сами гены, так и элементы, которые их распространяют.