Блог

Jun 04, 2023

Точечная мутация в RecC, связанная с субклональной заменой карбапенема.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 2464 (2023) Цитировать эту статью 2206 Доступ 2 Подробности об альтернативных метриках Адаптация к селективному давлению имеет решающее значение для клинически важных патогенов

Nature Communications, том 14, номер статьи: 2464 (2023) Цитировать эту статью

2206 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Адаптация к давлению отбора имеет решающее значение для того, чтобы клинически важные патогены могли вызвать эпидемии, но основные эволюционные движущие силы остаются плохо изученными. Нынешняя эпидемия устойчивой к карбапенемам Klebsiella pneumoniae (CRKP) представляет собой серьезную угрозу для общественного здравоохранения. В этом исследовании мы проанализировали последовательности генома 794 изолятов CRKP из кровотока, собранных в 40 больницах Китая в период с 2014 по 2019 год. Мы обнаружили субклональную замену в преобладающем клоне ST11, где ранее распространенный субклон OL101:KL47 был заменен на O2v1:KL64. время ступенчато. O2v1:KL64 несет более высокую нагрузку мобильных генетических элементов, а точечная мутация, обнаруженная исключительно в RecC O2v1:KL64, значительно способствует навыкам рекомбинации. Эпидемический успех O2v1:KL64 был дополнительно связан с гипервирулентной сублинией с повышенной устойчивостью к фагоцитозу, сульфаметоксазол-триметоприму и тетрациклину. Фенотипические изменения были связаны с чрезмерным представительством детерминант гипервирулентности и генов антибиотиков, обусловленных приобретением rmpA-положительной pLVPK-подобной вирулентной плазмиды и плазмиды с множественной лекарственной устойчивостью типа IncFII, соответственно. Распространению сублинии способствовала более частая межбольничная передача. В совокупности результаты демонстрируют, что экспансия O2v1:KL64 коррелирует с репертуаром геномных изменений, сходящихся в субпопуляции с эволюционными преимуществами.

Klebsiella pneumoniae является значимым внутрибольничным патогеном во всем мире, и его замечательная способность приобретать устойчивость к антибиотикам во многом способствует его широкому распространению. За последнее десятилетие уровень заболеваемости K. pneumoniae с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ), особенно устойчивым к карбапенемам K. pneumoniae (CRKP), имеет тенденцию к росту во всем мире и связан с огромным глобальным бременем для общественного здравоохранения1,2,3. В частности, инфекции кровотока (BSI), вызванные CRKP, серьезно затрудняют клиническое лечение, что приводит к высокому уровню смертности, достигающему более 50% в внутрибольничных условиях4,5. Всемирная организация здравоохранения включила CRKP в список приоритетных патогенов, устойчивых к противомикробным препаратам, для борьбы с которыми срочно необходимы новые антибиотики.

Быстрое распространение CRKP объясняется приобретением карбапенемаз, а также созданием успешных клонов (т.е. клонов высокого риска). Структура населения CRKP варьируется географически6. В Азии, особенно в Китае, преобладает KPC-2-продуцирующий последовательность типа (ST) 11, на которую приходится до 60–70% CRKP3. ST258, предполагаемый потомок ST11, стал наиболее распространенным клоном, производящим KPC-2/KPC-3, в Северной Америке, Латинской Америке и Европе2,6,7. Хотя эти клоны оставались широко распространенными в некоторых регионах на протяжении десятилетий, наблюдалась внутриклоновая сегрегация. В популяциях ST11 и ST258 идентифицировано более двух субклонов, и предполагается, что рекомбинации с участием локуса синтеза капсульного полисахарида (CPS) несут основную ответственность за генетическую диверсификацию4,8,9. Недавно мы обнаружили субклональный переход среди изолятов CRKP-ST11 из кровотока, собранных в одном центре в Китае в период с 2013 по 2017 год, где ST11-KL47 был заменен ST11-KL64 в качестве преобладающего субклона4. Большую озабоченность вызывает то, что ST11-KL64 приобрел повышенную патогенность, что привело к значительно более высокой 30-дневной смертности по сравнению с ST11-KL47. Однако пространственно-временная динамика и основные движущие силы структуры населения остаются плохо изученными.

В этой работе мы исследуем геномную эволюцию 794 изолятов CRKP, собранных в рамках национального надзора за изолятами кровотока в период с 2014 по 2019 год по всему Китаю, чтобы выяснить пространственную и временную динамическую структуру популяции CRKP-ST11 и проанализировать генетические и фенотипические факторы. внутриклоновой диверсификации. Геномные изменения, коррелирующие с субклональным переключением и фенотипическими вариациями в доминантной популяции ST11, охарактеризованы и связаны с эволюционными факторами.