Новый подход может отслеживать, как путешествуют супербуки среди медицинских учреждений

        

. Убийственные бактерии – те, которые выработали наши лучшие антибиотики – могут не исчезнуть в ближайшее время. Но новый подход к отслеживанию их распространения может в конечном итоге дать нам шанс сражаться, чтобы удержать их смерть.

Используя данные, полученные в результате вспышки одного из самых опасных «супербуков» 2008 года, и современных методов генетического секвенирования, команда успешно смоделировала и предсказала, как организм распространился между десятками учреждений здравоохранения.

]

. Подход может определить, распространяется ли ошибка в больнице, доме престарелых или больнице с острой больницей, или если новый пациент, переведенный из другого учреждения, привез туда.

Другими словами, если боевые супербуки похожи на фильмы ужасов, подход может определить, идет ли звонок изнутри дома, или если убийца скрывается снаружи и собирается пробраться через дверь.

И точно так же, как в фильме ужасов, быстро получить ответ может помочь, какие баррикады и оружейные врачи должны использовать против злодея.

Подход, опубликованный в Science Translational Medicine, сочетает в себе современные эпидемиологические подходы с секвенированием цельного генома – определение всей последовательности ДНК бактерий у каждого инфицированного пациента.

Это позволяет использовать крошечные изменения в ДНК супербуга – такие мутации, которые происходят со временем, – отслеживать их распространение внутри и между медицинскими учреждениями.

Этот подход был разработан командами Медицинского центра Университета Раша в Чикаго и Медицинской школой Университета Мичигана, при финансовой поддержке Федеральных Центров по контролю за заболеваниями и Профилактических эпицентров. Команды использовали данные о вспышке 2008 года устойчивой к карбапенем пневмонии Klebsiella (CRKP) на верхнем среднем западе.

«Эти организмы проникают в регионы, но детально не понятно, как это происходит – почему они распространяются как лесные пожары в одном регионе и не продвигаются вперед в другом», – говорит Эван Сниткин, доктор философии, Доцент, специализирующийся в области биоинформатики и системной биологии. «Поскольку это была первая вспышка CRKP в Чикагском регионе, мы решили попытаться проследить ее начальные движения на основе переноса пациентов и последовательности целых геномов образцов. Если мы сможем понять, что способствует передаче в регионе, мы надеемся способный вмешиваться, чтобы предотвратить дальнейшее распространение ».

Назад во времени

Госпиталь Раша определил второй случай CRKP в регионе. Команда больницы идентифицировала вспышку после того, как пациент прибыл в отделение неотложной помощи в отделение из больницы неотложной помощи в Индиане.

Команда во главе с Мэри К. Хейден, M.D., врачом инфекционных заболеваний, который также руководит Отделом клинической микробиологии Раша, провела и опубликовала собственное исследование вспышки, используя лучшие методы, доступные в то время. Они пришли к выводу, что ошибка была распространена от одного пациента в середине 2007 года и в конечном итоге заразилась 42 пациентами, лечившимися в 14 больницах с острой заботой, двух LTACH и 10 домов престарелых.

Передачи пациентов из этих учреждений – например, из LTACH или сестринского дела в больницу для краткосрочной неотложной помощи, а затем обратно – были определены как основной фактор распространения. Один LTACH был идентифицирован как ключевой концентратор для передачи.

В этой вспышке многие пациенты умерли. По всей стране смертность для CRKP еще выше, и она имеет тенденцию охотиться на самых больных, наиболее уязвимых пациентов.

Старые образцы, новый анализ

Еще в 2008 году последовательность целых геномов этого множества образцов была невозможна.

«Хотя наш исследователь в то время доктор Сара Вон провела исчерпывающее исследование вспышки, молекулярные эпидемиологические инструменты, доступные в 2008 году, не позволили нам определить сроки и направление распространения для многих случаев», – говорит Хейден. «Мы сохранили изоляты с надеждой на то, что в будущем будут доступны более разнообразные методы. Мы были очень рады, когда пришло будущее!»

Команда Rush принесла образцы в Центры микробных систем U-M для секвенирования, и команда Сниткина начала собирать данные о геноме вместе с тем, что команда Хайдена узнала об этой вспышке. Это включало в себя то, что не было доступно до первоначального отчета о вспышках: клинические данные о «нулевом пациенте», лицо, чья инфекция с CRKP датировалось до середины 2007 года, и кто ранее идентифицировал команду Хейдена как источник вспышки.

Это позволило команде создать «генеалогическое древо» вспышки CRKP, назад к первому пациенту на стволе. Они сопоставили распространение от пациента к пациенту и средство к учреждению, основанное как на работе, которую проводила команда Хайдена, так и на новой информации о геномной последовательности.

Они могли видеть, какие случаи были вызваны передачей внутри объекта – из-за практики, которая позволяла бактериям зараженного пациента достигать других, и которые были введены, потому что пациент был перенесен с уже находящимися в них бактериями.

Затем они протестировали подход, пытаясь предсказать, какое из них было вызвано инфекцией CRKP каждого пациента, используя только геномы других пациентов, которые уже лечились во время вспышки, – и ни одна из информации от пациентов, которых лечили позже.

Этот анализ в реальном времени, аналогичный тому, что может произойти в реальной вспышке, успешно выявил объект, где инфекция исходила для каждого пациента.

«Последовательность генома является мощной для поиска путей, но наличие эпидемиологических данных об экспозициях и движении между объектами делает все разумным», – говорит Сниткин, занимающий должности в отделениях микробиологии и иммунологии и внутренней медицины Университета U-M. «Мы предполагаем, что мы сможем использовать этот же подход и для других организмов, хотя эффективность будет различной».

Добавляет Хайдена: «Этот подход может быть особенно полезен для определения путей передачи вскоре после появления супербуга в регионе. Чем раньше мы можем вмешаться, чтобы содержать вспышку, тем больше вероятность того, что мы сможем искоренить ее».

Дополнительный опыт команд Мичигана и Раша сделал проект возможным, добавляет он. Идти вперед, команда надеется протестировать подход в других условиях, чтобы узнать, смогут ли они найти центры разработки и передачи бактерий, устойчивых к антибиотикам.

Они также будут проверять подход к его способности отслеживать происхождение передачи для организма, который уже присутствует в области. Это может быть намного сложнее, чем отслеживание недавно введенного типа инфекции, которая только что вошла в регион.

Роль LTACH, где пациенты могут жить в течение нескольких месяцев в то время, получая больничный уход, такой как постоянная вентиляция, – это тот, который они также надеются исследовать дальше. Такие средства могут быть особенно склонны к развитию устойчивых к антибиотикам организмов просто из-за того, что они оказывают очень уязвимую и неподвижную популяцию со слабыми иммунными системами.

В долгосрочной перспективе исследователи надеются, что их подход может быть адаптирован в широком смысле органами общественного здравоохранения и специалистами по инфекционному контролю в медицинских учреждениях – и использовался для раннего вмешательства во время вспышки, чтобы предотвратить передачу по широким сетям.

Для достижения этой цели потребуется разработка программного обеспечения для общественного здравоохранения для детективов заболеваний общественного здоровья, которые будут использоваться регулярно или даже для автоматизации процесса.

      

Source link