院内病原体のXDR共進化のためのゲノム配列

Genomic insights into evolution of extensive drug resistance in Stenotrophomonas maltophilia complex.

• Sanjeet Kumar
• Kanika Bansal
• Prashant P Patil
• Amandeep Kaur
• Satinder Kaur
• Vivek Jaswal
• Vikas Gautam
• Prabhu B Patil

抄録

院内感染性Stenotrophomonas maltophilia complex株は，主要な薬剤（トリメトプリム/スルファメトキサゾールおよびレボフロキサシン）に耐性を示す広範な薬剤耐性（XDR）を有していることを初めて完全にゲノム解析した．ゲノム解析の結果，この菌株は14のダイナミックな領域を持ち，染色体由来の2つのスーパーインテグロン上に2つのスルホンアミド耐性遺伝子を持つ高集積なレジストームを有していることが明らかになった。また、これらのスーパーインテグロンには、抗生物質耐性遺伝子と一般的な消毒薬耐性遺伝子が集積されていることが明らかになった。インドの第三次医療施設から新規のXDR株が分離されたことは、病院における選択圧の程度と性質を示している。XDRは反復的な要素が感染拡大に大きな役割を果たしており，また，ゲノムのドラフトの限界もあることから，世界レベルでのXDRの出現を追跡し，抗菌薬のスチュワードシップと消毒の戦略を設計するために，完全なゲノムベースの調査が急務となっている。重要性：インドの病院では，抗菌薬の使用量が最も多く，患者数も多い。我々はここに、2つのスーパーインテグロンを持つS. maltophilia複合体の新規臨床分離株を報告する。さらに、両インテグロンにはISCR型のトランスポーズ可能な要素が存在することから、レジストームを移行させやすいことが示唆され、その染色体起源は選択圧に応じてゲノム／型の複合体を形成する可能性を示唆している。このような複雑な移動性カセットは、世界の医療にとって潜在的な脅威である。したがって、日和見性院内病原体の進化を理解するためには、費用対効果の高いlong read技術を採用して、人口の多い国での新規病原体やXDR病原体を常に監視することが急務である。また、環境衛生のための消毒剤やその他の抗菌薬の使用状況や、院内感染性病原体のXDRの関連・急速な共進化を監視する必要がある。リポジトリーStenotrophomonas maltophilia SM866の完全ゲノム配列。CP031058。

We report first complete genomic investigation of extensive drug resistance (XDR) in a nosocomial Stenotrophomonas maltophilia complex strain that is resistant to mainstream drugs (trimethoprim/sulfamethoxazole and levofloxacin). Comprehensive genomic investigation revealed its exclusive fourteen dynamic regions and highly enriched resistome comprising of two sulfonamide resistance genes on two diverse super-integrons of chromosomal origin. In addition, both these integrons harbors array of antibiotic resistance and commonly used disinfectants resistace genes linked to ISCR elements. Isolation of a novel XDR strain from Indian tertiary care unit belonging to novel ST with diverse array of resistance genes on ISCR linked super-integrons indicates extent and nature of selection pressure in hospitals. Since, repetitive elements have major role in their spread and due to limitations of draft genomes, there is an urgent need to employ complete genome-based investigation for tracking the emergence of XDR at global level and designing strategies of antimicrobial stewardship and disinfection. IMPORTANCE: Hospital settings in India have one of the highest usages of antimicrobials and a heavy patient load. We hereby report a novel clinical isolate of S. maltophilia complex with two super-integrons that harbour array of antimicrobial resistance genes along with biocide and heavy metal resistance genes. Further, the presence of ISCR type of transposable elements on both integrons indicates their propensity to transfer resistome while their chromosomal origin suggests possibilities for further genomic/phenotypic complexities according to selection pressure. Such complex mobile cassettes in a novel strain is a potential threat to global health care. Hence, to understand the evolution of opportunistic nosocomial pathogen, there is an urgent need to employ cost-effective long read technologies to keep vigilance on novel and XDR pathogens in populous countries. There is also need for surveillance of the usage of disinfectants and other antimicrobials for environmental hygiene and linked/rapid co-evolution of XDR in nosocomial pathogens. Repositories: Complete genome sequence of Stenotrophomonas maltophilia SM866: CP031058.

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