Monitorare la resistenza agli antibiotici negli ospedali di Birmingham

L'Università degli Ospedali di Birmingham NHS Foundation Trust (UHB) è uno dei più grandi ospedali nel Regno Unito. Ha quattro sedi che offrono assistenza sanitaria a gran parte di Birmingham. La sede Queen Elizabeth (QE) è un ospedale importante con 1.200 letti, inclusa l'unità di terapia intensiva (ICU) più grande al mondo con 100 letti. La sede QE si occupa anche di casi di trauma e ha il programma di trapianto di organi solidi più grande d'Europa. Ogni anno, la QE si prende cura di oltre 400 pazienti che sono stati trattati all'estero.

Come centro specializzato, l'uso di certi antibiotici, in particolare gli antibiotici carbapenemici, è molto alto alla QE rispetto ad altri ospedali in Inghilterra. Fino ad ora, i laboratori clinici della QE hanno identificato oltre 450 casi di un tipo di batteri chiamati Enterobacteriaceae produttori di carbapenemasi (CPE). Circa due terzi di questi casi coinvolgono geni di resistenza specifici che rendono i batteri difficili da trattare. Circa il 7% di questi batteri è stato trovato in infezioni del flusso sanguigno, con un'alta mortalità del 70% entro un anno per i pazienti colpiti.

#Plasmidi e Resistenza ai Carbapenemi

I plasmidi sono piccole molecole di DNA trovate nei batteri che possono trasportare geni responsabili della resistenza agli antibiotici. Possono muovere geni di resistenza tra diversi batteri. Pezzi più piccoli di DNA, chiamati Elementi Genetici Mobili (MGE), aiutano a diffondere questi geni di resistenza sui plasmidi e tra plasmidi e DNA batterico. La struttura di questi plasmidi può cambiare a causa dell'azione degli MGE, che possono inserirsi nei plasmidi o modificarli in vari modi. Studiare queste strutture è importante per tenere traccia di come cambiano nel tempo e come si diffondono in un contesto clinico.

Per saperne di più sui batteri e plasmidi coinvolti nei casi di CPE alla QE, i ricercatori hanno condotto sequenziamenti dell'intero genoma. Questo metodo consente di osservare in modo efficace i batteri e le loro caratteristiche di resistenza. I risultati condivisi qui mirano a dimostrare come questo approccio aiuti a capire la biologia della resistenza ai carbapenemi in un focolaio attuale.

#Risultati sul Plasmide pQEB1

Un plasmide specifico chiamato pQEB1 è stato trovato in un tipo di batteri noto come E. cloacae, isolato da un campione di sangue di un paziente nel gennaio 2023. Il plasmide pQEB1 è lungo circa 62.847 paia di basi e condivide una struttura con un altro plasmide noto come plasmide IncN R46. Ha vari elementi genetici mobili che contribuiscono alla sua struttura e capacità di resistenza, incluso un'importante regione che trasporta diversi geni di resistenza agli antibiotici, come il gene blaKPC-2 che rende i batteri resistenti ai carbapenemi.

Il plasmide pQEB1 è strettamente correlato a un altro plasmide chiamato "IncN TypeB," che è stato notato in un altro batterio del Regno Unito nel 2016. I geni di resistenza nel pQEB1 si trovano nello stesso punto della struttura del plasmide in cui si trovano in TypeB, ma pQEB1 ha subito alcune modifiche che hanno influenzato il suo materiale genetico.

Un plasmide simile è stato trovato in Germania in relazione a un focolaio di KPC-2, anche se c'erano chiare differenze tra i due plasmidi. Ulteriori ricerche hanno rivelato due esempi di plasmidi simili al pQEB1, risalenti a un batterio trovato nel 2016 e uno trovato nel 2023.

Nell'ultimo anno, rappresentanti del pQEB1 sono stati identificati in diversi altri CPE da più pazienti alla QE. Questi includevano varie specie come Citrobacter freundii e Klebsiella pneumoniae. I plasmidi pQEB1 variavano in lunghezza e struttura, indicando un'evoluzione in corso influenzata da vari elementi genetici mobili.

#Trasmissione e Ambiente Ospedaliero

La presenza del plasmide pQEB1 suggerisce che si sta diffondendo tra i pazienti e tra diversi ospiti batterici negli ambienti ospedalieri. Il fatto che varianti di pQEB1 siano state trovate in sette reparti ospedalieri suggerisce uno scenario di trasmissione attiva. In particolare, una variante è stata osservata frequentemente in un reparto specializzato in fegato, noto per il suo uso intenso di antibiotici ad ampio spettro, il che probabilmente crea un ambiente favorevole alla resistenza agli antibiotici.

La diffusione del pQEB1 solleva anche preoccupazioni riguardo al potenziale di riserve ambientali di questi plasmidi resistenti negli ospedali. Il monitoraggio dell'ambiente potrebbe aiutare a identificare fonti di infezione e informare migliori strategie per prevenire la diffusione della resistenza.

#Evoluzione di pQEB1

Le osservazioni in corso del pQEB1 illustrano la sua evoluzione complessa attraverso interazioni con elementi genetici mobili più piccoli. Questi elementi sembrano essere continuamente scambiati tra plasmidi e cromosomi batterici. Le evidenze suggeriscono che elementi recentemente acquisiti nelle varianti di pQEB1 apparivano spesso nel materiale genetico di altri batteri ospiti al momento dell'isolamento.

La presenza di IS26, un attore importante nell'accumulo di geni di resistenza nei batteri, all'interno del plasmide pQEB1 solleva campanelli d'allarme per potenziali guadagni di tratti di resistenza in futuro. Questo indica che il pQEB1 è ben posizionato per acquisire più geni di resistenza, il che potrebbe peggiorare il problema della resistenza agli antibiotici.

#Vantaggi del Sequenziamento dell'intero genoma

L'uso del sequenziamento dell'intero genoma con tecnologia specifica si è rivelato utile per monitorare i CPE alla QE. Questo metodo consente ai ricercatori di creare sequenze complete di plasmidi, aiutandoli a osservare variazioni e comprendere lo sviluppo e la diffusione delle caratteristiche di resistenza. Le informazioni possono essere utili per gli ospedali nei loro sforzi per controllare le infezioni e migliorare la sicurezza dei pazienti.

#Conclusione

I risultati dell'ospedale QE evidenziano aspetti importanti della resistenza batterica e il ruolo dei plasmidi nella diffusione dei geni di resistenza. Il plasmide pQEB1 serve da studio di caso su come la resistenza può evolvere e diffondersi all'interno degli ambienti clinici. Le ricerche e gli sforzi di monitoraggio in corso saranno cruciali per plasmare le strategie di controllo delle infezioni negli ospedali, permettendo potenzialmente una gestione migliore delle minacce di resistenza agli antibiotici in futuro.

Capire queste dinamiche non solo beneficia il sistema sanitario ma contribuisce anche allo sforzo globale più ampio per combattere la resistenza agli antibiotici e proteggere la salute pubblica.