Phát hiện gen kháng thuốc kháng sinh

Phát hiện gen kháng thuốc kháng sinh là việc xác định phân tử các yếu tố di truyền — gen và đột biến — cho phép vi sinh vật chống lại các tác nhân kháng khuẩn. Thay vì đo lường cách một sinh vật hoạt động khi có mặt thuốc, các phương pháp này đọc thông tin kháng thuốc được mã hóa trong bộ gen của nó.

Definition

Phát hiện gen kháng thuốc kháng sinh là việc sử dụng các phương pháp phân tử để xác định các gen gây kháng thuốc hoặc các đột biến liên quan đến kháng thuốc trong một vi sinh vật hoặc mẫu lâm sàng, cung cấp một chỉ dẫn kiểu gen về khả năng kháng thuốc.

Scope

Chủ đề này bao gồm việc phát hiện có mục tiêu các gen kháng thuốc đã biết (ví dụ bằng PCR), vai trò của các yếu tố di truyền di động trong việc lây lan kháng thuốc, và mối quan hệ giữa phát hiện kiểu gen và tính nhạy cảm kiểu hình. Nó được trình bày như một chủ đề phòng thí nghiệm và tham khảo và không cung cấp hướng dẫn điều trị hoặc liều lượng.

Core questions

• Những gen kháng thuốc hoặc đột biến đã biết nào có mặt trong sinh vật hoặc mẫu này?
• Kiểu gen được phát hiện dự đoán kiểu hình quan sát được trong thử nghiệm tính nhạy cảm tốt đến mức nào?
• Các yếu tố quyết định kháng thuốc được huy động và lây lan giữa các sinh vật như thế nào?

Key concepts

• Gen kháng thuốc và các đột biến liên quan đến kháng thuốc
• Mối tương quan kiểu gen-kiểu hình
• Các yếu tố di truyền di động (plasmid, transposon, integron)
• Chuyển gen ngang
• Các xét nghiệm phân tử có mục tiêu (phát hiện dựa trên PCR)
• Kháng thuốc mắc phải so với kháng thuốc nội tại

Mechanisms

Phát hiện phân tử nhắm mục tiêu vào các yếu tố quyết định kháng thuốc cụ thể — ví dụ các gen mã hóa enzyme biến đổi, đích thuốc bị thay đổi, hoặc hệ thống bơm đẩy — sử dụng khuếch đại hoặc giải trình tự để xác nhận sự hiện diện của chúng. Nhiều gen kháng thuốc quan trọng trên lâm sàng nằm trên các yếu tố di truyền di động như plasmid, transposon và integron, có thể di chuyển giữa các sinh vật và giải thích sự lây lan nhanh chóng của kháng thuốc (Partridge et al., 2018). Kháng quinolone qua trung gian plasmid minh họa cách một yếu tố quyết định có thể chuyển giao có thể lan truyền trong các quần thể vi khuẩn (Strahilevitz et al., 2009). Một số trường hợp kháng thuốc được hiểu rõ nhất thông qua lịch sử tiến hóa của các mầm bệnh cụ thể, như sự xuất hiện liên tiếp của các dòng Staphylococcus aureus kháng thuốc (Chambers & DeLeo, 2009). Vì kháng thuốc thường lây lan theo dòng vô tính, việc định kiểu chủng bổ sung cho việc phát hiện gen trong việc theo dõi sự di chuyển của nó (Tenover, 1995).

Clinical relevance

Việc phát hiện các yếu tố quyết định kháng thuốc mô tả cách các phòng thí nghiệm suy luận về khả năng kháng thuốc và cách kháng thuốc lây lan, điều này hỗ trợ giám sát, phòng ngừa nhiễm trùng và quản lý kháng sinh ở cấp độ quần thể. Phát hiện kiểu gen tự nó không thiết lập điều trị cho một cá nhân, và mục này không đưa ra khuyến nghị về liều lượng hoặc điều trị.

Epidemiology

Các gen kháng thuốc mang trên các yếu tố di động có thể lây lan trong và giữa các loài và trên các khu vực địa lý, làm cho việc phát hiện chúng trở thành một thành phần quan trọng của giám sát kháng thuốc (Partridge et al., 2018; Strahilevitz et al., 2009). Sự mở rộng dòng vô tính của các dòng kháng thuốc, như đã được ghi nhận đối với S. aureus, cũng thúc đẩy dịch tễ học kháng thuốc (Chambers & DeLeo, 2009).

Evidence & guidelines

Các cơ chế và sự lây lan của các yếu tố quyết định kháng thuốc được mô tả rõ ràng trong các tài liệu tổng quan (Partridge et al., 2018; Strahilevitz et al., 2009; Chambers & DeLeo, 2009). Các tiêu chuẩn diễn giải liên kết kết quả kiểu gen với báo cáo lâm sàng được thiết lập bởi các cơ quan chuyên môn và quản lý và không được tái tạo ở đây.

History

Phát hiện kháng thuốc phân tử phát triển cùng với sự công nhận rằng kháng thuốc thường được mã hóa bởi các yếu tố di truyền rời rạc, có thể chuyển giao. Việc mô tả các yếu tố quyết định qua trung gian plasmid như kháng quinolone (Strahilevitz et al., 2009) và việc lập danh mục rộng hơn các yếu tố di động mang kháng thuốc (Partridge et al., 2018) đã cung cấp các mục tiêu mà các xét nghiệm phân tử hiện nay phát hiện, trong khi các nghiên cứu bộ gen đã theo dõi các làn sóng kháng thuốc lịch sử ở các mầm bệnh chính (Chambers & DeLeo, 2009).

Debates

Kiểu gen dự đoán kiểu hình hoàn toàn đến mức nào?

Việc phát hiện một gen kháng thuốc cho thấy khả năng kháng thuốc nhưng không phải lúc nào cũng dự đoán kiểu hình biểu hiện, vì sự biểu hiện, điều hòa và các cơ chế chưa được khám phá khác nhau; do đó, các phương pháp kiểu gen và kiểu hình thường được coi là bổ sung cho nhau.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Việc phát hiện một gen kháng thuốc có nghĩa là sinh vật đó kháng thuốc không?

Việc phát hiện một gen cho thấy khả năng di truyền kháng thuốc, nhưng kiểu hình biểu hiện có thể thay đổi tùy theo sự biểu hiện và điều hòa gen, vì vậy kết quả kiểu gen được diễn giải cùng với, chứ không phải thay thế cho, thử nghiệm tính nhạy cảm kiểu hình.

Tại sao các yếu tố di truyền di động lại quan trọng trong việc phát hiện kháng thuốc?

Plasmid, transposon và integron có thể mang các gen kháng thuốc giữa các sinh vật, điều này giúp giải thích cách kháng thuốc lây lan và tại sao việc giám sát theo dõi cả bản thân các gen và các yếu tố phát tán chúng.