การตรวจหายีนดื้อยาต้านจุลชีพ

การตรวจหายีนดื้อยาต้านจุลชีพคือการระบุทางโมเลกุลของปัจจัยทางพันธุกรรม — ยีนและการกลายพันธุ์ — ที่ทำให้จุลินทรีย์สามารถทนทานต่อสารต้านจุลชีพได้ วิธีการเหล่านี้จะอ่านข้อมูลการดื้อยาที่เข้ารหัสอยู่ในจีโนมของจุลินทรีย์ แทนที่จะวัดว่าจุลินทรีย์มีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อมีสารต้านจุลชีพอยู่

Definition

การตรวจหายีนดื้อยาต้านจุลชีพคือการใช้วิธีการทางโมเลกุลเพื่อระบุยีนที่ทำให้เกิดการดื้อยาหรือการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยาในจุลินทรีย์หรือตัวอย่างทางคลินิก ซึ่งให้ข้อบ่งชี้ทางพันธุกรรมของการดื้อยาที่น่าจะเป็นไปได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการตรวจหายีนดื้อยาที่ทราบเป้าหมาย (เช่น โดย PCR) บทบาทขององค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ในการแพร่กระจายการดื้อยา และความสัมพันธ์ระหว่างการตรวจหาทางพันธุกรรมกับการตอบสนองทางฟีโนไทป์ หัวข้อนี้ถูกนำเสนอในฐานะหัวข้อทางห้องปฏิบัติการและข้อมูลอ้างอิง และไม่ได้ให้คำแนะนำในการรักษาหรือการให้ยา

Core questions

• มียีนดื้อยาหรือการกลายพันธุ์ที่ทราบชนิดใดบ้างในสิ่งมีชีวิตหรือตัวอย่างนี้?
• จีโนไทป์ที่ตรวจพบสามารถทำนายฟีโนไทป์ที่สังเกตได้ในการทดสอบความไวต่อยาได้ดีเพียงใด?
• ปัจจัยการดื้อยาถูกเคลื่อนย้ายและแพร่กระจายในสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร?

Key concepts

• ยีนดื้อยาและการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการดื้อยา
• ความสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์และฟีโนไทป์
• องค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ (พลาสมิด, ทรานสโพซอน, อินทีกรอน)
• การถ่ายทอดยีนในแนวราบ
• การทดสอบทางโมเลกุลแบบจำเพาะเจาะจง (การตรวจหาโดยใช้ PCR)
• การดื้อยาที่ได้รับมาเทียบกับการดื้อยาโดยธรรมชาติ

Mechanisms

การตรวจหาทางโมเลกุลจะกำหนดเป้าหมายปัจจัยการดื้อยาที่จำเพาะเจาะจง — เช่น ยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ดัดแปลง เป้าหมายยาที่เปลี่ยนแปลงไป หรือระบบการขับออก — โดยใช้การเพิ่มจำนวนหรือการจัดลำดับเพื่อยืนยันการมีอยู่ของปัจจัยเหล่านั้น ยีนดื้อยาที่มีความสำคัญทางคลินิกจำนวนมากอยู่บนองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่ เช่น พลาสมิด (plasmids), ทรานสโพซอน (transposons) และอินทีกรอน (integrons) ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ระหว่างสิ่งมีชีวิตและอธิบายการแพร่กระจายของการดื้อยาอย่างรวดเร็ว (Partridge et al., 2018) การดื้อยาควิโนโลนที่อาศัยพลาสมิดเป็นตัวกลางแสดงให้เห็นว่าปัจจัยที่ถ่ายทอดได้สามารถแพร่กระจายไปทั่วประชากรแบคทีเรียได้อย่างไร (Strahilevitz et al., 2009) การดื้อยาบางชนิดเข้าใจได้ดีที่สุดผ่านประวัติวิวัฒนาการของเชื้อโรคบางชนิด เช่น การเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องของเชื้อ Staphylococcus aureus สายพันธุ์ดื้อยา (Chambers & DeLeo, 2009) เนื่องจากการดื้อยามักแพร่กระจายแบบโคลน การพิมพ์สายพันธุ์จึงช่วยเสริมการตรวจหายีนในการติดตามการเคลื่อนที่ของมัน (Tenover, 1995)

Clinical relevance

การตรวจหาปัจจัยการดื้อยาอธิบายว่าห้องปฏิบัติการอนุมานการดื้อยาที่น่าจะเป็นไปได้อย่างไร และการดื้อยาแพร่กระจายอย่างไร ซึ่งสนับสนุนการเฝ้าระวัง การป้องกันการติดเชื้อ และการบริหารจัดการยาต้านจุลชีพในระดับประชากร การตรวจหาทางพันธุกรรมไม่ได้เป็นการกำหนดการรักษาสำหรับแต่ละบุคคล และบทความนี้ไม่ได้ให้คำแนะนำในการให้ยาหรือการรักษา

Epidemiology

ยีนดื้อยาที่อยู่บนองค์ประกอบเคลื่อนที่สามารถแพร่กระจายภายในและระหว่างสปีชีส์ และข้ามภูมิภาคทางภูมิศาสตร์ ทำให้การตรวจหายีนเหล่านี้เป็นองค์ประกอบสำคัญของการเฝ้าระวังการดื้อยา (Partridge et al., 2018; Strahilevitz et al., 2009) การขยายตัวแบบโคลนของสายพันธุ์ดื้อยา ดังที่บันทึกไว้สำหรับ S. aureus ยังเป็นตัวขับเคลื่อนระบาดวิทยาของการดื้อยาด้วย (Chambers & DeLeo, 2009)

Evidence & guidelines

กลไกและการแพร่กระจายของปัจจัยการดื้อยาได้รับการอธิบายไว้อย่างดีในวรรณกรรมทบทวน (Partridge et al., 2018; Strahilevitz et al., 2009; Chambers & DeLeo, 2009) มาตรฐานการตีความที่เชื่อมโยงผลลัพธ์ทางพันธุกรรมกับการรายงานทางคลินิกถูกกำหนดโดยหน่วยงานวิชาชีพและหน่วยงานกำกับดูแล และไม่ได้นำเสนอซ้ำในที่นี้

History

การตรวจหาการดื้อยาทางโมเลกุลพัฒนาขึ้นพร้อมกับการตระหนักว่าการดื้อยามักถูกเข้ารหัสโดยองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่แยกจากกันและถ่ายทอดได้ การจำแนกลักษณะของปัจจัยที่อาศัยพลาสมิดเป็นตัวกลาง เช่น การดื้อยาควิโนโลน (Strahilevitz et al., 2009) และการจัดทำรายการองค์ประกอบเคลื่อนที่ที่มียีนดื้อยาในวงกว้างขึ้น (Partridge et al., 2018) ได้ให้เป้าหมายที่การทดสอบทางโมเลกุลในปัจจุบันสามารถตรวจจับได้ ในขณะที่การศึกษาจีโนมได้ติดตามคลื่นประวัติศาสตร์ของการดื้อยาในเชื้อโรคสำคัญ (Chambers & DeLeo, 2009)

Debates

จีโนไทป์สามารถทำนายฟีโนไทป์ได้อย่างสมบูรณ์เพียงใด?

การตรวจพบยีนดื้อยาบ่งชี้ถึงศักยภาพในการดื้อยา แต่ไม่ได้ทำนายฟีโนไทป์ที่แสดงออกเสมอไป เนื่องจากมีการแสดงออก การควบคุม และกลไกที่ไม่ถูกค้นพบที่แตกต่างกัน ดังนั้นวิธีการทางจีโนไทป์และฟีโนไทป์จึงมักถูกพิจารณาว่าเสริมซึ่งกันและกัน

Seminal works

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

Frequently asked questions

การตรวจพบยีนดื้อยาหมายความว่าสิ่งมีชีวิตนั้นดื้อยาหรือไม่?

การตรวจพบยีนบ่งชี้ถึงศักยภาพทางพันธุกรรมในการดื้อยา แต่ฟีโนไทป์ที่แสดงออกอาจแตกต่างกันไปตามการแสดงออกและการควบคุมยีน ดังนั้นผลลัพธ์ทางจีโนไทป์จึงถูกตีความควบคู่ไปกับการทดสอบความไวต่อยาทางฟีโนไทป์ ไม่ใช่เป็นการทดแทน

เหตุใดองค์ประกอบทางพันธุกรรมเคลื่อนที่จึงมีความสำคัญในการตรวจหาการดื้อยา?

พลาสมิด, ทรานสโพซอน และอินทีกรอนสามารถนำยีนดื้อยาระหว่างสิ่งมีชีวิตได้ ซึ่งช่วยอธิบายว่าการดื้อยาแพร่กระจายได้อย่างไร และเหตุใดการเฝ้าระวังจึงติดตามทั้งยีนเองและองค์ประกอบที่แพร่กระจายยีนเหล่านั้น