Molecular surveillance of carbapenemase-producing Enterobacterales in Finland
Räisänen, Kati (2023-04-12)
Molecular surveillance of carbapenemase-producing Enterobacterales in Finland
(12.04.2023)
Turun yliopisto
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-9176-1
https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-9176-1
Tiivistelmä
Carbapenemase-producing (CP) Enterobacterales (CPE) are a growing menace to healthcare systems worldwide. CPE infections are difficult to treat because few antimicrobials remain effective. One of the new drug combinations, ceftazidimeavibactam (CAZ-AVI), was launched in Europe in 2016, however, a few years later concerns rose about CAZ-AVI resistance. Currently, whole genome sequencing (WGS) is an essential tool for public health surveillance and for studying the molecular epidemiology of CPE.
Molecular surveillance data of WGS-characterized CPE in Finland during 2012-2018 were analyzed. In addition, isolates belonging to clusters caused by CP Citrobacter freundii were studied up to April 2020. The largest CPE clusters and discovered resistance to CAZ-AVI were investigated in detail in collaboration with regional infection control teams.
The annual number of CPE isolates increased from 9 in 2012 to 70 in 2018 and different sequence types from 7 to 33. Of the isolates, 59% were found by screening and of the cases 61% had preceding travelling or hospitalization abroad. The most common CPE species were Klebsiella pneumoniae (45%), Escherichia coli (40%) and C. freundii (6%), and the most prevalent carbapenemase genes were blaNDM-like, blaOXA-48-like and blaKPC-like. We detected 10 CPE clusters; three of them were linked to abroad. Seven clusters were caused by K. pneumoniae (2-23 cases per cluster) and three by C. freundii (2-16 cases per cluster). All K. pneumoniae sequence types belonged to international high-risk clones. The largest clusters spread via patient transfers to several healthcare facilities with environmental contamination most likely playing a role in the persistence of the clusters. We describe a patient case developing CAZ-AVI resistance during CAZ-AVI treatment and showed that the resistance was probably due to a mutation in K. pneumoniae carbapenemase gene.
During 2012-2018 a remarkable increase in CPE isolates was observed and most were detected by screening. The hospital environment can be a CPE reservoir prolonging the outbreaks, hence the national guidelines of CPE control were updated for terminal cleaning and screening. Real-time nationwide surveillance using WGS and team collaboration were crucial when identifying clusters, tracing back transmission chains and controlling the spread. Karbapenemaasia tuottavien Enterobacterales bakteerien molekulaarinen seuranta Suomessa
Karbapenemaaseja tuottavat (CP) Enterobacterales -bakteerit (CPE) ovat kasvava uhka terveydenhuoltojärjestelmälle maailmanlaajuisesti. CPE:n aiheuttamien infektioiden hoito on hankalaa, sillä tehokkaita mikrobilääkkeitä on vähän. Yksi uusista lääkeyhdistelmistä on 2016 Euroopassa markkinoille tullut keftatsidiimiavibaktaami (CAZ-AVI). Huoli resistenssin kehittymisestä CAZ-AVI kohtaan alkoi jo muutama vuosi käyttöönoton jälkeen. Nykyisin kokogenomisekvensointi (WGS) on keskeinen työväline CPE:n molekyyliepidemiologisessa seurannassa.
Väitöskirjassa tutkittiin WGS:lla tuotettua CPE:n molekulaarista seurantatietoa Suomesta vuosilta 2012–2018. Lisäksi CP Citrobacter freundii bakteerin aiheuttamien rypäiden kantoja tutkittiin huhtikuuhun 2020 asti. Suurimmat CPErypäät ja havaittu CAZ-AVI resistenssi tutkittiin tarkemmin yhteistyössä alueellisten infektioiden torjuntatiimien kanssa.
CPE-tapausten määrä kasvoi vuoden 2012 9:stä vuoden 2018 70:een ja erilaiset sekvenssityypit 7:stä 33:een. Tapauksista 61 %:lla oli taustalla edeltänyt matkustus tai sairaalahoito ulkomailla ja 59 %:ia löytyi seulonnalla. Yleisimmät bakteerilajit olivat Klebsiella pneumoniae (45 %), Escherichia coli (40 %) ja C. freundii (6 %). Vallitsevat karbapenemaasigeenit olivat blaNDM-like, blaOXA-48-like and blaKPC-like. Tutkimuksen aikana havaittiin 10 CPE-ryvästä, joista kolmella oli linkki ulkomaille. K. pneumoniae aiheutti rypäistä seitsemän (2–23 tapausta/ryväs) ja C. freundii kolme (2–16 tapausta/ryväs). Kaikki rypäitä aiheuttaneet K. pneumoniae sekvenssityypit kuuluivat kansainvälisiin korkeanriskin klooneihin. Suurin ryväs levisi potilassiirtojen välityksellä useisiin terveydenhuollon yksiköihin ja ympäristön kontaminaatiolla todennäköisesti oli merkitystä ongelman pitkittymiseen. Kuvasimme potilastapauksen, jossa CAZ-AVI-resistenssi kehittyi hoidon aikana ja osoitimme, että resistenssin aiheutti mahdollisesti mutaatio K. pneumoniae karbapenemaasigeenissä.
Vuosina 2012–2018 CPE-kannoissa nähtiin merkittävä lisääntyminen ja valtaosa löytyi seulonnalla. Sairaalaympäristö voi toimia CPE-kantojen lähteenä pitkittäen epidemioita, minkä vuoksi kansallista torjuntaohjetta päivitettiin loppusiivousta ja seulontaa koskien. Reaaliaikainen, kansallinen WGS-seuranta ja eri tahojen yhteistyö oli ratkaisevaa rypäiden havaitsemisessa sekä jäljitys- ja torjuntatyössä.
Molecular surveillance data of WGS-characterized CPE in Finland during 2012-2018 were analyzed. In addition, isolates belonging to clusters caused by CP Citrobacter freundii were studied up to April 2020. The largest CPE clusters and discovered resistance to CAZ-AVI were investigated in detail in collaboration with regional infection control teams.
The annual number of CPE isolates increased from 9 in 2012 to 70 in 2018 and different sequence types from 7 to 33. Of the isolates, 59% were found by screening and of the cases 61% had preceding travelling or hospitalization abroad. The most common CPE species were Klebsiella pneumoniae (45%), Escherichia coli (40%) and C. freundii (6%), and the most prevalent carbapenemase genes were blaNDM-like, blaOXA-48-like and blaKPC-like. We detected 10 CPE clusters; three of them were linked to abroad. Seven clusters were caused by K. pneumoniae (2-23 cases per cluster) and three by C. freundii (2-16 cases per cluster). All K. pneumoniae sequence types belonged to international high-risk clones. The largest clusters spread via patient transfers to several healthcare facilities with environmental contamination most likely playing a role in the persistence of the clusters. We describe a patient case developing CAZ-AVI resistance during CAZ-AVI treatment and showed that the resistance was probably due to a mutation in K. pneumoniae carbapenemase gene.
During 2012-2018 a remarkable increase in CPE isolates was observed and most were detected by screening. The hospital environment can be a CPE reservoir prolonging the outbreaks, hence the national guidelines of CPE control were updated for terminal cleaning and screening. Real-time nationwide surveillance using WGS and team collaboration were crucial when identifying clusters, tracing back transmission chains and controlling the spread.
Karbapenemaaseja tuottavat (CP) Enterobacterales -bakteerit (CPE) ovat kasvava uhka terveydenhuoltojärjestelmälle maailmanlaajuisesti. CPE:n aiheuttamien infektioiden hoito on hankalaa, sillä tehokkaita mikrobilääkkeitä on vähän. Yksi uusista lääkeyhdistelmistä on 2016 Euroopassa markkinoille tullut keftatsidiimiavibaktaami (CAZ-AVI). Huoli resistenssin kehittymisestä CAZ-AVI kohtaan alkoi jo muutama vuosi käyttöönoton jälkeen. Nykyisin kokogenomisekvensointi (WGS) on keskeinen työväline CPE:n molekyyliepidemiologisessa seurannassa.
Väitöskirjassa tutkittiin WGS:lla tuotettua CPE:n molekulaarista seurantatietoa Suomesta vuosilta 2012–2018. Lisäksi CP Citrobacter freundii bakteerin aiheuttamien rypäiden kantoja tutkittiin huhtikuuhun 2020 asti. Suurimmat CPErypäät ja havaittu CAZ-AVI resistenssi tutkittiin tarkemmin yhteistyössä alueellisten infektioiden torjuntatiimien kanssa.
CPE-tapausten määrä kasvoi vuoden 2012 9:stä vuoden 2018 70:een ja erilaiset sekvenssityypit 7:stä 33:een. Tapauksista 61 %:lla oli taustalla edeltänyt matkustus tai sairaalahoito ulkomailla ja 59 %:ia löytyi seulonnalla. Yleisimmät bakteerilajit olivat Klebsiella pneumoniae (45 %), Escherichia coli (40 %) ja C. freundii (6 %). Vallitsevat karbapenemaasigeenit olivat blaNDM-like, blaOXA-48-like and blaKPC-like. Tutkimuksen aikana havaittiin 10 CPE-ryvästä, joista kolmella oli linkki ulkomaille. K. pneumoniae aiheutti rypäistä seitsemän (2–23 tapausta/ryväs) ja C. freundii kolme (2–16 tapausta/ryväs). Kaikki rypäitä aiheuttaneet K. pneumoniae sekvenssityypit kuuluivat kansainvälisiin korkeanriskin klooneihin. Suurin ryväs levisi potilassiirtojen välityksellä useisiin terveydenhuollon yksiköihin ja ympäristön kontaminaatiolla todennäköisesti oli merkitystä ongelman pitkittymiseen. Kuvasimme potilastapauksen, jossa CAZ-AVI-resistenssi kehittyi hoidon aikana ja osoitimme, että resistenssin aiheutti mahdollisesti mutaatio K. pneumoniae karbapenemaasigeenissä.
Vuosina 2012–2018 CPE-kannoissa nähtiin merkittävä lisääntyminen ja valtaosa löytyi seulonnalla. Sairaalaympäristö voi toimia CPE-kantojen lähteenä pitkittäen epidemioita, minkä vuoksi kansallista torjuntaohjetta päivitettiin loppusiivousta ja seulontaa koskien. Reaaliaikainen, kansallinen WGS-seuranta ja eri tahojen yhteistyö oli ratkaisevaa rypäiden havaitsemisessa sekä jäljitys- ja torjuntatyössä.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [2889]