20年以上にわたる第三次医療機関におけるカルバペネム非感受性株の臨床疫学とゲノム疫学

Clinical and genomic epidemiology of carbapenem-non-susceptible spp. at a tertiary healthcare center over two decades.

• Ahmed Babiker
• Daniel R Evans
• Marissa P Griffith
• Christi L McElheny
• Mohamed Hassan
• Lloyd G Clarke
• Roberta T Mettus
• Lee H Harrison
• Yohei Doi
• Ryan K Shields
• Daria Van Tyne

抄録

カルバペネム非感受性株（CNSC）は医療関連病原体としての認知度が高まっている．その臨床疫学、遺伝的多様性、およびカルバペネム耐性のメカニズムに関する情報は不足している。我々は，2000年から2018年までにピッツバーグ大学医療センター（UMPC）長老派病院（PUH）で成人患者を対象に，エルタペネム不感受性で定義されたCNSCの微生物学的記録を調査した．この期間中、CNSCの割合は4％から10％に増加し（0.03）、カルバペネムの1日定義用量/1000患者日（6.52～34.5、R=0.831、<0.001）と同様に、CNSCの増加と相関していた（lag=0年、R=0.660）。PUHおよびUPMCの他の病院で19人の患者から分離された20株のCNSCを、全ゲノムショートリードシークエンシングおよび追加の抗菌薬感受性試験を含めた解析のために利用した。19人の患者のうち、ほぼすべての患者が医療環境でCNSCを獲得し、半数以上の患者が少なくとも1つの他の菌を含むポリ微生物培養物を持っていた。20例のCNSC分離株のうち、60％が優勢な菌種であった。CNSCのゲノムをUPMCから分離されたカルバペネム感受性株のゲノムおよび公開されている他のCNSCゲノムと比較した．また，カルバペネマーゼをコードする単離株（，，）についてもロングリードシーケンスを行い，カルバペネマーゼをコードするプラスミド配列を相互に，および公開されている配列と比較した。102のUPMC spp.ゲノムの系統解析の結果、我々の設定からCNSCはクラスタリングされていないことが示された。同様に、64個のCNSCゲノムのグローバル系統解析では、多様な集団構造が示された。これらの結果から、CNSC は局所的にも全体的にも遺伝的に多様な集団であり、また、CNSC は、他の

Carbapenem-non-susceptible spp. (CNSC) are increasingly recognized as healthcare-associated pathogens. Information regarding their clinical epidemiology, genetic diversity, and mechanisms of carbapenem resistance is lacking. We examined microbiology records of adult patients at the University of Pittsburgh Medical Center (UMPC) Presbyterian Hospital (PUH) from 2000-2018 for CNSC, as defined by ertapenem non-susceptibility. Over this timeframe, the proportion of CNSC increased from 4% to 10% (0.03), as did carbapenem daily defined doses/1000 patient days (6.52 to 34.5, R=0.831, <0.001), which correlated with the observed increase in CNSC (lag=0 years, R=0.660). Twenty CNSC isolates from 19 patients at PUH and other UPMC hospitals were available for further analysis, including whole-genome short-read sequencing and additional antimicrobial susceptibility testing. Of the 19 patients, nearly all acquired CNSC in the healthcare setting and over half had polymicrobial cultures containing at least one other organism. Among the 20 CNSC isolates, was the predominant species identified (60%). CNSC genomes were compared with genomes of carbapenem-susceptible spp. from UPMC, and with other publicly available CNSC genomes. Isolates encoding carbapenemases (, and ) were also long-read sequenced, and their carbapenemase-encoding plasmid sequences were compared with one another and with publicly available sequences. Phylogenetic analysis of 102 UPMC spp. genomes showed that CNSC from our setting did not cluster together. Similarly, a global phylogeny of 64 CNSC genomes showed a diverse population structure. Our findings suggest that both local and global CNSC populations are genetically diverse, and that CNSC harbor carbapenemase-encoding plasmids found in other

Copyright © 2020 Babiker et al.