कंपनी की खबर एमबायो | पूर्वी चीन में सूअरों में एस्चेरिचिया कोलाई के रोगाणुरोधी प्रतिरोध का आकलन करने के लिए जीनोमिक तकनीक का उपयोग 12 वर्षों में

चिकित्सा और कृषि में एंटीबायोटिक दवाओं के वर्तमान अति प्रयोग ने रोगाणुरोधी प्रतिरोध के उद्भव, सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए एक गंभीर खतरा पैदा किया है। हालांकि, वर्तमान शोध ने बड़े पैमाने पर नैदानिक ​​सेटिंग्स पर ध्यान केंद्रित किया है, अपर्याप्त अनुसंधान के साथ रोगग्रस्त जानवरों से एस्चेरिचिया कोलाई की प्रतिरोध विशेषताओं की जांच की गई है, विशेष रूप से पशु-से-मानव संचरण के जोखिम।

हाल ही में, ज़ीजियांग एकेडमी ऑफ एग्रीकल्चर साइंसेज के इंस्टीट्यूट ऑफ एनवाज़िंग एंड वेटरनरी मेडिसिन की एक शोध टीम और चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज ने एमबीआईओ जर्नल में एक नया अध्ययन प्रकाशित किया। जीनोमिक तकनीक का उपयोग करते हुए, इस अध्ययन ने पूर्वी चीन में 12 साल की अवधि में एकत्र किए गए रोगग्रस्त सूअरों से एस्चेरिचिया कोलाई के 114 उपभेदों के एंटीबायोटिक प्रतिरोध का विश्लेषण किया। अध्ययन में पहली बार, Enterotoxigenic E. कोलाई (ETEC) दोनों MCR-1 और MCR-3 जीनों को ले जाने वाले उपभेदों की पहचान की गई।

परिचय

पशुधन खेती और स्वास्थ्य सेवा में एंटीबायोटिक दवाओं के अनुचित उपयोग ने "सुपर-प्रतिरोध जीन" (जैसे ब्लैंडम, एमसीआर -1, और टेट (एक्स 4)) को ले जाने वाले दवा प्रतिरोधी बैक्टीरिया के व्यापक प्रसार का नेतृत्व किया है। इसने "अंतिम रिज़ॉर्ट एंटीबायोटिक दवाओं" की प्रभावकारिता को कमजोर कर दिया है और इसके परिणामस्वरूप नई दवाओं की कमी हुई है, जिससे एक गंभीर समस्या पैदा हुई।

ई। कोलाई, एक प्रमुख ज़ूनोटिक रोगज़नक़ के रूप में, दोनों पारिस्थितिक तंत्रों में रोग और दवा प्रतिरोधी जीन फैलाने का कारण बन सकते हैं (जैसे कि उच्च जोखिम वाले जीन BLANDM-5, MCR-1, और TET (X4/X5)) को ले जाने वाले। इसके उच्च विषाणु और मल्टीड्रग प्रतिरोध के संयुक्त प्रभाव जोखिम को बढ़ाते हैं। संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण (डब्ल्यूजीएस) दवा प्रतिरोध और रोगजनकता जीन की पहचान करने के लिए एक प्रमुख तकनीक है, जो पशु और मानव रोगों की रोकथाम और नियंत्रण के लिए एक आधार प्रदान करता है।

अनुसंधान परिणाम

1। इस अध्ययन में एस्चेरिचिया कोलाई का प्रसार

जैसा कि चित्र 1 ए में दिखाया गया है, इस अध्ययन ने 2010 और 2021 के बीच झेजियांग प्रांत में 11 शहरों में 82 खेतों से बीमार और मृत सूअरों से 114 ई। कोलाई का विश्लेषण किया। ये सूअर दस्त, स्प्लेनोमेगाली और हेपेटोमेगाली से पीड़ित थे।

जैसा कि चित्र 1 बी में दिखाया गया है, जीनोमिक विश्लेषण में 39 अनुक्रम प्रकार (एसटीएस) का पता चला, जिनमें से ST88 (15.8%के लिए लेखांकन) सबसे आम था। उच्चतम एसटी विविधता शॉक्सिंग और हांग्जो में देखी गई थी। कई एसटीएस वर्षों और शहरों में सह -अस्तित्व में हैं। कुछ एसटी प्रकार (जैसे ST88) नौ साल की अवधि में लगातार प्रचलित थे, जबकि अन्य (जैसे ST117 और ST48) केवल विशिष्ट अवधि के दौरान दिखाई दिए। नमूना पहचान विश्वसनीय थी, और उपभेदों के बीच छोटे एसएनपी अंतर संभावित क्रॉस-फार्म और समय-अलग-अलग संचरण का सुझाव दिया।

चित्रा 1। 114 एस्चेरिचिया कोलाई की महामारी संबंधी विशेषताएं अलग -थलग करती हैं

चित्रा A: Zhejiang प्रांत (नीले मार्कर) में नमूना वितरण और समय

चित्रा बी: शहर, वर्ष और उच्च जोखिम वाले ड्रग-प्रतिरोध जीन के साथ उपभेदों का संघ। लाइन की मोटाई उपभेदों की संख्या से मेल खाती है।

चित्रा C: MLST के आधार पर निर्मित न्यूनतम फैले हुए पेड़। नोड आकार उपभेदों की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है, और शाखा की लंबाई आनुवंशिक भिन्नता को दर्शाती है।

निष्कर्ष: ई। कोलाई Zhejiang में संक्रमित सूअरों से अलग -अलग उच्च आनुवंशिक विविधता (39 सेंट प्रकार) का प्रदर्शन किया। हालांकि, उपभेदों के बीच सूक्ष्म आनुवंशिक अंतर भी क्रॉस-फार्म संचरण के जोखिम का सुझाव देते हैं। ST88 तनाव ने नौ साल तक निरंतर महामारी गतिविधि का प्रदर्शन किया।

चित्रा 2। 114 ई। कोलाई का एनी आइसोलेट्स

2010 से 2017 तक पृथक ई। कोलाई उपभेदों के नाम नीले रंग में चिह्नित हैं, और 2018 से 2021 तक पृथक ई। कोलाई उपभेदों के नाम गुलाबी में चिह्नित हैं।

2। 114 ई। कोलाई आइसोलेट्स का रोगाणुरोधी प्रतिरोध विश्लेषण

114 ई। कोलाई बीमार सूअरों से अलग -थलग हो जाता है जो आमतौर पर गंभीर मल्टीड्रग प्रतिरोध का प्रदर्शन करता है (99.12% तीन या अधिक दवा वर्गों (चित्रा 3 बी) के लिए प्रतिरोधी थे)। एम्पीसिलीन और संयोजन की तैयारी का प्रतिरोध 100% तक पहुंच गया, और सिप्रोफ्लोक्सासिन और टेट्रासाइक्लिन का प्रतिरोध 94% (चित्रा 3 ए) से अधिक हो गया। विशेष रूप से, 21.05% उपभेदों कोलिस्टिन के लिए प्रतिरोधी थे। 2018 के बाद, कोलिस्टिन प्रतिरोध दर (15.71%) पिछली अवधि (29.55%) से काफी कम हो गई (जैसा कि चित्र 3 सी, 2018-2021 में दिखाया गया है)। हालांकि, फ्लोरफेनिकॉल प्रतिरोध दर बढ़कर 94.29%हो गई, जबकि अन्य दवाओं के लिए प्रतिरोध दर अपेक्षाकृत स्थिर रही। यह गतिशील परिवर्तन दवा नीतियों में समायोजन से संबंधित हो सकता है।

चित्रा 3। 114 ई। कोलाई का रोगाणुरोधी प्रतिरोध आइसोलेट्स

चित्रा ए: 114 की प्रतिरोध दर 13 एंटीबायोटिक दवाओं के लिए अलग -थलग; चित्रा बी: मल्टीड्रग-प्रतिरोधी उपभेदों का वितरण;

चित्रा सी: 2010-2017 और 2018-2021 के बीच प्रतिरोध दरों में परिवर्तन की तुलना, ची-स्क्वायर परीक्षणों के साथ मतभेदों के महत्व का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किया जाता है।

निष्कर्ष: ई। कोलाई में गंभीर मल्टीड्रग प्रतिरोध प्रचलित था। हालांकि, 2017 में प्रतिबंध के बाद, प्रतिरोध दर में काफी कमी आई, जबकि फ्लोरफेनिकॉल प्रतिरोध में वृद्धि हुई। यह गतिशील परिवर्तन नशीली दवाओं के उपयोग नीतियों में समायोजन से निकटता से संबंधित है।

3। ई। कोलाई में एएमआर से जुड़े जीनोमिक सुविधाओं की विशेषता

अध्ययन में पाया गया कि 114 ई। कोलाई रोगग्रस्त सूअरों से अलग -थलग कर दिया गया था, जो औसतन 4.9 प्लास्मिड्स ले गया, जिसमें इंकफिब प्लास्मिड सबसे आम (78.07% उपभेदों) थे। सभी उपभेदों ने कम से कम दो ड्रग-प्रतिरोध जीन (ARGs) को परेशान किया, और 80.7% ने 10 से अधिक ARGs को परेशान किया, जिसमें MDF (A), TET (A), फ्लोर और SUL2 सबसे अधिक प्रचलित हैं। प्रमुख निष्कर्षों में विशिष्ट प्लास्मिड और ड्रग-प्रतिरोध जीन (जैसे, INCHI2 प्रकार के साथ AADA2B/SUL3/TET (A), और INCI2 प्रकार MCR-1 के साथ) के बीच मजबूत संबंधों का पता चला, और प्रयोगों ने पुष्टि की कि INCI2 प्लास्मिड प्रभावी रूप से MCR-1 जीन के बीच के हस्तांतरण का मध्यस्थता कर सकते हैं।

चित्रा 4। 114 एस्चेरिचिया कोलाई में अधिग्रहित प्रतिरोध जीन के भविष्यवाणी परिणाम आइसोलेट्स

चित्रा 5। 114 ई। कोलाई में आर्ग्स और प्लास्मिड प्रतिकृतियों के बीच सहसंबंध गुणांक आइसोलेट्स

निष्कर्ष: ई। कोलाई रोगग्रस्त सूअरों से आमतौर पर कई प्लास्मिड ले जाते हैं और प्रतिरोध जीन के लिए समृद्ध होते हैं। INCI2 प्लास्मिड को प्रमुख प्रतिरोध जीन MCR-1 के क्षैतिज हस्तांतरण के लिए अत्यधिक कुशल वैक्टर दिखाया गया है।

4। ई। कोलाई आइसोलेट्स में वायरलेंस से जुड़े जीनोमिक विशेषताओं की पहचान

अध्ययन में पाया गया कि सभी 114 ई। कोलाई आइसोलेट्स ने कम से कम एक विषाणु जीन का विश्लेषण किया, जिसमें लगभग 80%कम से कम 10 का नुकसान हुआ। इनमें से, टीईआरसी जीन सबसे आम (99.12%) था, इसके बाद ट्रैट जीन (81.58%) था। अन्य प्रमुख विषाणु जीन, एसटीबी, एसटीए 1, एसटीएक्स 2 ए, एसटीएक्स 2 बी, और एएसटीए, 24.56% से 36.84% आइसोलेट्स में हुए। विश्लेषण में विशिष्ट तनाव प्रकार (एसटी प्रकार) और कुछ वायरलेंस जीन के बीच महत्वपूर्ण सहसंबंधों का पता चला: ST501 STB और STA1, ST100 के साथ ASTA और STB, और ST88 और ST4214 के साथ STB, STA1, STX2A, और STX2B के साथ जुड़ा हुआ था। इसके अलावा, एएसटीए और एसटीबी के बीच, और एसटीबी, एसटीए 1, एसटीएक्स 2 ए और एसटीएक्स 2 बी के बीच महत्वपूर्ण सह-घटना संबंध देखे गए। अध्ययन में 28 शिगा टॉक्सिन-उत्पादक एस्चेरिचिया कोलाई (एसटीईसी), 43 एंटरोटॉक्सिजेनिक एस्चेरिचिया कोलाई (ईटीईसी), और एक ईपीईसी-उत्पादक एस्चेरिचिया कोलाई (ईपीईसी) की भी पहचान की गई।

चित्रा 6। 114 ई। कोलाई आइसोलेट्स के लिए वायरलेंस जीन भविष्यवाणी परिणाम

लाल ग्रिड उच्च-जोखिम वाले ई। कोलाई वायरलेंस जीन का संकेत देते हैं, जबकि गुलाबी ग्रिड सामान्य विषाणु जीन का संकेत देते हैं।

निष्कर्ष: ई। कोलाई रोगग्रस्त सूअरों से अलग -थलग आमतौर पर कई वायरलेंस जीन ले जाते हैं। विशिष्ट तनाव प्रकार (जैसे ST501/ST100) महत्वपूर्ण रूप से कुंजी टॉक्सिन जीन के साथ जुड़े होते हैं, और STEC, ETEC और EPEC जैसे रोगजनक उपप्रकारों को सफलतापूर्वक पहचाना गया।

5। MCR-1 और MCR-3 को ले जाने वाले प्लास्मिड का जीनोमिक लक्षण वर्णन

अध्ययन से पता चला कि दो ई। कोलाई उपभेद MCR-1 और MCR-3 जीन दोनों को ले जाते हैं। ये जीन अलग-अलग प्लास्मिड पर स्थित हैं: MCR-1 एक INCI2 प्लास्मिड पर स्थित है, जिसमें एक सरल संरचना और उच्च संचरण क्षमता है, जबकि MCR-3 एक Inchi2 प्लास्मिड पर स्थित है, जो जटिल और विविध है और कई दवा प्रतिरोध जीनों को वहन करता है।

चित्रा 7। BLAST उपकरणों का उपयोग करके पहले से रिपोर्ट किए गए प्लास्मिड के साथ MCR और TET (X4) को ले जाने वाले प्लास्मिड का तुलनात्मक विश्लेषण।

निष्कर्ष: ई। कोलाई में MCR-1 और MCR-3 जीन क्रमशः संरचनात्मक रूप से सरल (INCI2) और जटिल (INCII2) प्लास्मिड पर स्थित पाए गए, जो प्रतिरोध जीन ट्रांसमिशन के विभिन्न तंत्रों का सुझाव देते हैं।

6। TET (X4) का जीनोमिक चरित्र-चित्रण प्लास्मिडिंग

अध्ययन में पाया गया कि टाइजाइक्लिन-प्रतिरोधी ई। कोलाई के दो उपभेदों ने दो संरचनात्मक रूप से अलग-अलग टेट (X4) प्लास्मिड्स को ले गए: छोटे प्लास्मिड P626A1-38K-TETX4 (INCX1 प्रकार, सरल संरचना, जिसमें टेट (x4) और फ्लोर) जीन)। दोनों ज्ञात महामारी प्लास्मिड की रीढ़ के समान हैं, और टेट (एक्स 4) के आसपास मोबाइल क्षेत्र हैं, जिसमें कई प्रतिरोध जीन और सम्मिलन अनुक्रम होते हैं, जो एक उच्च-स्तरीय ट्रांसमिशन जोखिम का सुझाव देते हैं।

चित्रा 8। एमसीआर जीन के आनुवंशिक वातावरण का विश्लेषण

A: प्लास्मिड्स में * MCR-3 * जीन का आनुवंशिक वातावरण P204A1-223K-MCR3 और P602A1-220K-MCR3;

B: प्लास्मिड्स में * MCR-1 * जीन का आनुवंशिक वातावरण P204A1-63K-MCR1 और P602A1-65K-MCR1।

निष्कर्ष: इस अध्ययन में पाया गया कि दो संरचनात्मक रूप से अलग-अलग टेट (X4) प्लास्मिड्स को टाइजकाइक्लिन-प्रतिरोधी ई। कोलाई द्वारा किया जाता है, दोनों के पास प्रचलित प्लास्मिड्स के समान बैकबोन विशेषताएं होती हैं और इसमें जीन के आसपास के मोबाइल क्षेत्र होते हैं, जो ट्रांसमिशन के उच्च जोखिम का संकेत देते हैं।

निष्कर्ष

इस अध्ययन में पूर्वी चीन में रोगग्रस्त सूअरों से पृथक एस्चेरिचिया कोलाई में व्यापक मल्टीड्रग प्रतिरोध (अंतिम-पंक्ति दवाओं सहित) पाया गया। प्रमुख प्रतिरोध जीन, MCR-1/MCR-3/TET (X4), एक जटिल प्लास्मिड (INCI2/INCHI2 प्रकार) के माध्यम से प्रेषित किए गए थे। यह पुष्टि करता है कि प्लास्मिड दवा प्रतिरोध संचरण के मुख्य वैक्टर हैं और जानवरों से मनुष्यों और पर्यावरण तक दवा प्रतिरोधी बैक्टीरिया के प्रसार को रोकने के लिए तत्काल हस्तक्षेप का आग्रह करते हैं।