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Dec 17, 2023

blaCTX를 운반하는 플라스미드의 특성 분석

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8595(2023) 이 기사 인용

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CTX-M은 blaCTX-M 유전자에 의해 암호화되며 널리 분포된 확장 스펙트럼 β-락타마제(ESBL)입니다. 이는 장내세균과의 β-락탐 항생제에 대한 가장 중요한 항균 내성(AMR) 메커니즘입니다. 그러나 blaCTX-M 유전자의 전파에서 전염성 AMR 플라스미드의 역할은 AMR의 부담이 높고 빠르게 확산되는 아프리카에서는 거의 연구되지 않았습니다. 본 연구에서는 높은 유병률과 급속한 보급의 기초가 되는 메커니즘에 대한 분자적 통찰력을 제공하기 위한 목적으로 에티오피아의 CTX-M 생산 대장균 임상 분리주에서 AMR 플라스미드 전달성, 레플리콘 유형 및 중독 시스템을 분석했습니다. 지리적으로 서로 다른 4개 의료 환경의 소변(84개), 고름(10개) 및 혈액(6개)에서 얻은 100개의 CTX-Ms 생성 분리주 중 75%는 CTX-M을 암호화하는 전염성 플라스미드를 보유하고 있으며 CTX-M-15가 우세합니다. (n = 51). F-FIA-FIB(n = 17)가 결합된 단일 IncF 플라스미드는 대부분의 blaCTX-M-15 유전자를 운반했습니다. 또한, IncF 플라스미드는 다중 중독 시스템, ISEcp1 및 비세팔로스포린 항생제에 대한 다양한 저항성 표현형과 연관되어 있습니다. 더욱이, IncF 플라스미드 캐리지는 국제적으로 유행하는 E. coli ST131 계통과 연관되어 있습니다. 더욱이, 여러 CTX-M 코딩 플라스미드는 균주의 혈청 생존과 관련이 있었지만 생물막 형성과는 관련이 적었습니다. 따라서 수평적 유전자 전달과 클론 확장 모두 에티오피아 임상 환경에서 대장균 개체군 사이에서 blaCTX-M 유전자의 빠르고 광범위한 분포에 기여할 수 있습니다. 이 정보는 지역 역학 및 감시와 관련이 있을 뿐만 아니라 플라스미드를 운반하는 AMR 유전자의 성공적인 보급에 대한 세계적인 이해에도 관련이 있습니다.

항생제 내성(AMR)은 글로벌 의료 시스템의 심각한 문제입니다1. 이 문제는 일반적으로 광범위한 Enterobacteriaceae 계통과 관련이 있습니다2. 이 세균군에서 확장 스펙트럼 β-락타마제(ESBL)는 β-락탐 유형 항생제를 무효화하는 주요 AMR 메커니즘입니다. blaCTX-M 유전자에 의해 암호화된 CTX-M은 가장 지배적이고 널리 퍼진 ESBL 효소 유형이며, Escherichia coli가 ESBL 생산의 주요 공급원입니다3,4. CTX-Ms 생성 대장균을 추적하는 것은 어려운 일이며, blaCTX-M 유전자의 기본 전파 메커니즘, 임상적 의미 및 전반적인 역학에 대한 심층적인 조사가 필요합니다.

박테리아 플라스미드는 AMR 유전자를 포함한 외인성 유전자의 다른 박테리아 종 사이의 수평 전달을 위한 필수적인 이동 요소입니다. 이는 고소득 국가에서 광범위하게 조사되었습니다5,6. 좁은 숙주 범위 플라스미드에 속하는 비호환성(Inc) 그룹 F(IncF)는 AMR 유전자 전달과 가장 관련이 있습니다7. AMR 플라스미드의 수평 확산도 독성 코딩 유전자 획득에 중요한 역할을 합니다8. 예를 들어, ESBL을 코딩하는 플라스미드는 유행성 E. coli 서열 유형(ST) 131 균주 및 기타 병원성 E. coli9에서 향상된 병독성 잠재력과 관련이 있습니다.

아프리카에서는 ESBL 생성 E. coli10의 높은 부담에도 불구하고 기본 분자 메커니즘, 독성 관련 요인 및 전반적인 플라스미드 매개 AMR 역학에 대한 지식이 거의 없습니다. 이에 대한 명확한 최신 데이터가 없으면 악성 대장균을 효과적으로 추적하고 관리하는 것이 불가능합니다. 우리는 최근 에티오피아의 지리적으로 다른 4개 의료 환경에서 분리된 CTX-M 양성 대장균 임상 분리주의 표현형 특성을 발표했습니다11. 이 연구는 국제적 고위험 ST131 클론11에 속하는 여러 분리주를 포함하는 다양한 E. coli 계통 그룹에 대해 보고했습니다. 또한 특정 분리주에서 대체 β-락타마제 유전자 보유가 존재하고 이들 중 명백한 다약제 내성(MDR)이 있음이 밝혀졌습니다11. 이러한 특성이 전염성 AMR 플라스미드를 통해 수용자 대장균 균주에 전달될 수 있는지 여부를 아는 것이 중요합니다.