团队结合专业知识来开发，测试基于基因组的流行病学

来源：

密歇根大学

概要：

利用真实世界的疫情作为一个测试案例，一个研究小组将病人的转移数据和全基因组测序结合起来，确定耐药细菌的传播热点。

致命的细菌——那些已经进化出我们最好的抗生素的细菌——可能不会在短期内消失。但是，一种跟踪他们传播的新方法，最终可能会给我们一个战斗的机会，让他们的死亡人数继续下降。

利用2008年爆发的最令人恐惧的“超级细菌”和现代基因测序技术的数据，一个研究小组成功地模拟了有机体在数十个卫生保健设施之间的传播方式和预测。

这种方法可以判断这种病菌是否在医院、疗养院或长期急性护理院中传播——或者如果一个新病人从另一个机构转移到那里的话。

换句话说，如果对抗超级细菌就像一部恐怖电影，那么这种方法就能分辨出这个电话是来自家里，还是那个杀手潜伏在外面，然后就会从门里走出来。

就像在一部恐怖电影中一样，快速得到答案可以指导卫生专业人员应该使用什么样的路障和武器来对付这个恶棍。

该方法发表在科学转化医学上，结合了目前流行病学的方法和全基因组测序——阐明了每个受感染病人体内的细菌的整个DNA序列。

这使得利用超级细菌DNA的微小变化成为可能，这是一种随时间自然发生的突变，追踪它们在卫生保健设施内部和之间的传播。

该方法是由来自芝加哥拉什大学医学中心和密歇根大学医学院的团队开发的，他们的资金来自于联邦疾病控制和预防中心的预防中心项目。研究小组使用了2008年在中西部地区的一种抗碳水抗克雷伯氏肺炎(CRKP)暴发的数据。

“这些生物渗透到各个地区，但还没有被详细地了解这是如何发生的——为什么它们在一个地区像野火一样蔓延，而在另一个地区却没有取得进展，”Evan Snitkin博士说，他是一个专门研究生物信息和系统生物学的u-m助理教授。“因为这是芝加哥地区第一次暴发CRKP，我们决定根据病人的转移和样本的全基因组测序来追踪它的初始运动。”如果我们能够理解是什么推动了该地区的传播，我们希望能够进行干预，以防止进一步扩散。”

回到过去

拉什的医院确认了该地区的第二例CRKP病例。在一个病人从印第安纳州的急性护理医院转移到他们的紧急部门后，医院的小组确认了疫情的爆发。

由玛丽k海登领导的一个研究小组。他还指导了拉什的临床微生物学部门，并利用当时可用的最佳技术，对疫情进行了自己的调查，并发表了自己的研究报告。他们的结论是，该病毒于2007年中期从一个病人身上传播开来，并最终感染了42名在14家急性护理医院、两个lt巴赫和10家护理院治疗的患者。

在这些设施中，病人的转移——例如，从拉塔或护士到医院进行短期急性护理，然后再回来——被确认为传播的主要驱动力。单一的l测速被确定为传输的关键枢纽。

在这次疫情中，许多病人死亡。在全国范围内，CRKP的死亡率更高，而且它往往会攻击那些病情最严重、最脆弱的病人。

旧的样品,新分析

在2008年，这许多样本的全基因组测序是不可能的。

“尽管我们的研究人员，Sarah Won博士，进行了一次全面的疫情调查，但2008年的分子流行病学工具却不允许我们确定许多病例的传播时间和方向，”海登说。“我们拯救了隔离带，希望未来能有更多的识别技术。”当我们的未来到来时，我们非常激动！”

拉什团队把这些样本带到了u-m的微生物系统中心进行测序，Snitkin的团队开始将基因组数据与海登的团队发现的有关疫情的数据放在一起。这包括在最初的暴发报告之前没有得到的信息:“患者零”的临床数据，2007年中期感染CRKP的人，以及海登的研究小组先前确认为暴发的源头。

这使得团队可以创建CRKP暴发的“家族树”，回到主干上的第一个病人。他们根据海登的研究团队所做的研究和新的基因组序列信息，绘制了从病人到病人的分布，到设施的范围。

他们可以看到在该设施内的传播是由哪些病例引起的——因为这种做法可以让被感染的病人的细菌接触到其他人——而且由于病人已经在他们体内的细菌转移而被引进了。

然后，他们测试了这一方法，试图预测每个病人的CRKP感染的来源，只使用在疫情爆发时已经治疗过的其他病人的基因组——而且没有得到后来治疗的病人的信息。

这种实时分析，类似于在真正的暴发中可能发生的情况，成功地确定了每个患者感染的场所。

Snitkin说:“基因组序列对寻找途径是很有帮助的，但有关于接触和运动之间的流行病学数据的数据，这一切都是有意义的。”他在密歇根大学医学院微生物免疫学和内科医学部任职。“我们设想，我们也可以在其他生物上使用同样的方法，尽管效果会有所不同。”

海登补充道:“这种方法在识别一个地区的超级细菌后很快就能识别出传播途径。”我们越早干预遏制疫情，我们就越有可能根除疫情。”

他补充说，密歇根和拉什团队的互补优势使这个项目成为可能。展望未来，研究小组希望在其他环境中测试这种方法，看看他们是否能找到抗生素耐药性细菌的发展和传播的中心。

他们还将测试这种方法，以追踪该地区已经存在的一种生物的传播来源。这可能比追踪刚刚进入一个地区的新引进的传染病要困难得多。

长期以来，患者可以在接受医院的护理，比如持续的通气时，在那里住上几个月，他们也希望进一步探索。这些设施可能特别容易产生耐抗生素的生物，仅仅是因为它们对脆弱的免疫系统脆弱的人群提供了一种照顾。

从长期来看，研究人员希望他们的方法能够广泛地应用于公共卫生部门和卫生保健设施的感染控制专家，并且在疾病暴发的早期就控制干预，以防止在广泛的网络中传播。

要达到这一点，就需要开发公共卫生疾病侦探的公共领域软件，以常规的方式使用，甚至可以自动化这个过程。