利用国家傅里叶变换红外光谱库:快速监测抗生素耐药菌,筑牢公共卫生防线

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Antimicrobial Resistance & Infection Control 4.8

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  为解决抗生素耐药菌监测难题,以色列国家抗生素耐药与感染控制研究所研究人员开展 “利用国家傅里叶变换红外光谱(FTIR)库检测新序列类型和耐药机制” 的研究,发现两种新耐药菌株,表明建立 FTIR 库可早期检测耐药菌,意义重大。

  在当今医疗领域,细菌耐药问题愈发严峻,就像一场没有硝烟却异常激烈的战争。抗生素曾是对抗细菌感染的 “神药”,可如今,随着细菌不断进化,耐药性逐渐增强,许多抗生素的效果大打折扣。像碳青霉烯耐药肠杆菌科(CRE)这类 “超级细菌” 全球蔓延,高风险抗生素耐药菌株不断涌现,严重威胁着人们的健康。传统的细菌分型方法,比如全基因组测序(WGS)虽精准,却耗时费力;基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)虽常用,但准确性和重复性欠佳。在这样的困境下,寻找一种更高效、准确的监测抗生素耐药菌的方法迫在眉睫。
以色列国家抗生素耐药与感染控制研究所(NIARIC)的研究人员勇挑重担,开展了一项意义非凡的研究。他们利用国家傅里叶变换红外光谱(FTIR)库,对临床分离的细菌进行分析,旨在监测碳青霉烯酶产生的肠杆菌科(CPE),并及时发现新的抗生素耐药克隆及序列类型(ST)。最终,他们取得了令人瞩目的成果,成功识别出两种此前在以色列未被发现的耐药菌株,即携带新型质粒的产 NDM-5 大肠杆菌 ST650 和产 NDM 的肺炎克雷伯菌 ST307,这一发现为防控抗生素耐药菌传播提供了关键信息。该研究成果发表在《Antimicrobial Resistance 》杂志上。

在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:一是构建国家 FTIR 光谱库,收集来自急性护理医院的定期采集菌株、多药耐药菌现患率调查菌株以及医院爆发感染时送检的菌株;二是进行 FTIR 分析,依据红外光被细菌细胞分子吸收情况生成光谱,构建树形图,筛选新聚类;三是开展全基因组测序(WGS),对 FTIR 识别出的新聚类进行深入研究,分析菌株的基因特征。

研究结果如下:

  • 大肠杆菌 ST650 聚类的鉴定:FTIR 分析发现由 12 株碳青霉烯耐药大肠杆菌组成的新聚类。全基因组测序(WGS)显示,这些菌株均属于 ST650,携带 blaNDM基因,对多种抗生素耐药,且部分菌株对氨曲南 / 阿维巴坦耐药。基因组特征分析表明,菌株携带多种抗生素耐药基因(ARGs),由 IncFI-IncFII 复合质粒携带 blaNDM-5基因,该质粒在以色列属首次发现,与美国白尾鹿中分离出的质粒高度相似。
  • 肺炎克雷伯菌 ST307 聚类的鉴定:通过国家 FTIR 光谱库常规审查,发现 12 株碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌组成的新聚类。WGS 显示,它们属于 ST307,携带 KL102 和 O2v2,多数菌株携带 blaNDM-1。这些菌株对多种抗生素耐药,基因内容和毒力因子存在差异。此外,还发现了携带 NDM-1 的 IncM1 型质粒 pNCICAN-DM-ST307-il。

研究结论表明,建立区域或国家 FTIR 库是早期检测新兴抗生素耐药克隆的有效工具。在讨论部分,研究人员指出,FTIR 在疫情检测和回顾性流行病学分析方面优势明显,但实验室间的重复性有待提高。此次研究发现的大肠杆菌 ST650 和肺炎克雷伯菌 ST307 耐药克隆,其传播和潜在风险不容忽视。新发现的质粒可能存在人与动物间的传播,而肺炎克雷伯菌 ST307 作为新兴高风险克隆,其携带的耐药质粒在以色列的出现值得警惕。这一研究成果为全球抗生素耐药菌监测和防控提供了重要参考,有助于制定更有效的防控策略,保障公众健康。

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