文献速递 丨利用基因组测序对产碳青霉烯酶肠杆菌进行主动监测在医院感染控制中的应用

抗微生物药物耐药性是患者安全的主要威胁。产碳青霉烯酶肠杆菌（CPE）被认为是最重要的一类多重耐药微生物，这些病原体可导致大规模医院感染暴发。

目前，全基因组测序（WGS）已成为控制 CPE 感染的重要辅助手段。在澳大利亚，CPE 的测序工作通常由公共卫生实验室负责，但这些实验室集中检测样本可能导致报告延迟。然而，遏制 CPE 感染的干预措施仍主要在医院层面进行，及时发现疫情对于最大限度地减少病原体传播至关重要。

本研究旨在证明 WGS 在 CPE 疫情监测、感染控制和管理方面的成效。

本研究在澳大利亚悉尼皇家阿尔弗雷德王子医院进行。自 2015 年以来，从患者（筛查和临床样本）和环境样本中分离的所有 CPE 均进行了前瞻性 WGS，结果实时反馈给感染控制部门。当发现疫情时，还需向临床医生和医院行政管理部门提供 WGS 报告，以基于基因组数据改进感染控制干预措施。

在确定病例时，感染控制部门最初在缺乏 WGS 数据的情况下进行评估。当具有流行病学联系（如医院内的时间或地理重叠）的患者中检测到携带相同 CPE 基因的同一物种的 2 个或更多分离株时，可能初步判定疫情暴发。当基因组和流行病学联系得到确认时，疫情被正式确认。在仅确定了基因组联系的情况下，需对病床与以前病例的位置关系（排除环境、水样的潜在暴发）和工作人员进行更详细的审查（图 1）。

图 1 当同时存在基因组和流行病学联系时，即确认暴发。

开放圆圈显示基于基因组不相关的分离株。

*CPE：产碳青霉烯酶肠杆菌；ICU：重症监护室；KO：催产克雷伯氏菌；KP：肺炎克雷伯菌；NDM-7:blaNDM7 基因型（CPE 的一种基因型）；pCPE：携带 CPE 基因的质粒；WGS：全基因组测序。

在通报 CPE 病例时，采取了分阶段的感染控制应对措施。第一阶段干预措施包括向临床医生通报新的 CPE 病例，并实施感染预防控制措施，如建立接触预防措施、患者隔离、环境清洁和接触者追踪。

一旦确定为 CPE 定植或感染，在通过流行病学和基因组审查确认传播后，采取第二阶段干预措施，包括扩大患者筛查范围、评估环境采样的必要性以及召集疫情管理小组。

从 123 例患者和 5 份环境样本中共检出 141 株 CPE。我们确定了 9 起疫情，其中 4 起发生在高危病房（重症监护病房或实体器官移植病房）。最大的暴发涉及含有 NDM 基因的肠杆菌。WGS 发现了患者之间的意外联系，促使对流行病学数据进行进一步调查，发现门诊环境和受污染设备是正在进行传播的污染源。作为疫情管理的一部分，有针对性地干预措施阻止了病原体的进一步传播。

图 2.（A）2015 年至 2022 年每季度 CPE 病例的直方图，橙色线表示的每 10000 个占用床日（OBD）的 CPE 率（次级 y 轴）。

（B）病例分类或 CPE 获取地点，仅在该期间至少有 2 个事件时才描述地点。

社区获得性病例包括在获得 CPE 后从另一家医疗机构转来的患者。每季度的病例数由圆圈的大小表示。

图 3.NDM-7 暴发。患者入院和门诊就诊分别用黑线和灰色圆圈表示。

红色钻石反映了首次检测出 CPE 日期。所有患者都在同一间门诊就诊，患者在同一诊室重叠。*ICU：重症监护室；OPD：门诊部。

确定患者病例与环境样本之间的流行病学和基因组学联系对于了解医疗机构中 CPE 暴发的来源和程度至关重要。WGS 及时提供数据，为疫情传播提供证据并阐明其性质，有助于有针对性地进行持续的感染预防和控制应对措施，而不是采取成本高昂且资源消耗巨大的广泛战略。

对所有新发现的 CPE 病例进行前瞻性、常规使用 WGS，使我们能够全面评估这种多重耐药微生物在我们设施内的传播动态。在 8 年期间发现的最大暴发涉及携带 NDM 基因的肠杆菌以及抗性质粒的种间转移。这一发现与先前关于这种碳青霉烯类与质粒转移相关的暴发潜力的报道一致。

此外，患者之间意想不到的基因组联系促使对流行病学联系进行进一步审查，揭示了患者随时间推移反复就诊的门诊环境，这是一个共同的重叠点。这些发现促使在这种情况下采取有针对性的感染控制干预措施。

WGS 服务的一个重要方面是其响应能力，以满足当地需求。基因组数据使我们能够在发现流行病学联系的某些情况下排除可疑的交叉传播事件。这些对疫情存在的最终确定需要通过当地临床医生和 WGS 服务之间的密切联系和反馈来采取持续的迭代方法。

实时基因组报告的可用性也有助于获得对感染控制干预措施的及时行政支持。当向医院高管提供流行病学和基因组证据，清楚表明医院在 CPE 暴发期间传播时，这些报告成为获得他们信心和资本支持的证据，以减轻与传播相关的持续患者影响和成本。强有力的基因组证据促使行政部门考虑并随后批准感染控制建议，以改善需要额外资源的地方。

病原体 WGS 越来越多地被具有常规测序工作流程的诊断实验室所接受。除了疫情调查外，在现场拥有这项技术使我们能够在微生物耐药性检测和宏基因组学等其他应用中建立专业知识和工作流程，这些应用的临床实用性越来越高。无论 WGS 是集中执行还是在本地执行，运行成本都是相似的。最大的障碍仍然是对基因组数据的解释。一种解决方案是投资专门的生物信息学家，这将导致每个样本的成本增加。我们的 CPE 流行率目前无法证明这种方法的合理性。我们通过使用免费软件工具进行数据分析，并由有资质的微生物学家进行报告。另一种方法是，如果能够及时获得结果并与当地临床医生保持密切联系，则可以考虑异地 WGS 服务。

不幸的是，证明和量化常规 WGS 实施的有益影响的前瞻性研究有限。大多数数据来自回顾性研究，其中许多研究重建了疫情调查期间的传播链。然而，描述 WGS 的预期用途的数据正在出现，以便对一些多重耐药生物体采取有针对性的感染控制措施。我们的研究增加了现有文献，更深入地关注 CPE 的控制，它的独特之处在于数据是在很长一段时间内收集的。

目前仍很难证明 WGS 作为常规监测的一部分是否能减少医疗感染的数量。然而，WGS 提供的数据使我们能够细微调整我们的感染控制策略，并可能降低总体干预成本。需要进一步的数据来确定总体净节省量，这可能是未来研究的一个领域。

常规、实时 WGS 对 CPE 的监测为疫情管理提供了明显且重要的的信息。WGS 现已成为确认或反驳疫情的成熟工具，并为医疗机构相关病原体传播提供了详细了解。本研究结果强调了在临床相关时间范围内及时获得 WGS 结果的重要性，这些结果可以在临床和实验室工作人员之间的密切合作下，帮助优化当地感染控制措施，以产生最大的影响。

这篇文章为国内医院在多重耐药微生物感染控制干预方面提供了宝贵的经验和启示，强调了科学监测、快速响应和多学科合作的重要性。

文献来源：

Lee AS,Dolan L,Jenkins F,Crawford B,van Hal SJ.Active surveillance of carbapenemase-producing Enterobacterales using genomic sequencing for hospital-based infection control interventions.Infection Control & Hospital Epidemiology.2024;45(2):137-143.doi:10.1017/ice.2023.205.