Dados genômicos de Staphylococcus aureus para vigilância, controle e manejo da resistência aos antimicrobianos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Melocco, Gregory Batista
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9136/tde-05062024-151154/
Resumo: A emergência e a disseminação de bactérias multirresistentes são um problema de saúde pública global, com cepas resistentes e/ou virulentas intimamente relacionadas sendo isoladas de humanos e outros animais, alimentos e ambiente. Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) foi classificada pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como um patógeno de elevada prioridade. A combinação bem-sucedida de fatores de virulência (viruloma) e de genes de resistência aos antimicrobianos (resistoma) sustentam a alta prevalência e endemicidade de MRSA nas infecções relacionadas à assistência à saúde (IRAS). Apesar disso, no Brasil poucos dados genômicos clinicamente relevantes tem sido disponibilizados. Nesse sentido, no presente estudo foi conduzida uma investigação microbiológica e genômica de MRSA isolados de amostras clínicas em diferentes cidades brasileiras. Para isso, inicialmente a espécie dos isolados foi confirmada (MALDI-TOF-MS, Bruker), e o perfil de resistência aos antibióticos (disco-difusão) e a presença do gene mecA (PCR) foram determinados. Preocupantemente, 87,5% (76/87) das cepas MRSA foram multirresistentes. Para investigar os mecanismos genéticos relacionados a esse fenótipo, bem como determinar as linhagens clonais desses isolados, o genoma completo de 37 isolados MRSA foi sequenciado (Illumina NextSeq). A predição do resistoma, viruloma, mobiloma e a determinação do ST (Sequence Type), SCCmec e spa type foram realizadas utilizando ferramentas de bioinformática. A esse respeito, destacou-se a prevalência (n = 21) de isolados do ST105 abrigando SCCmec tipo II. Adicionalmente, foram identificados isolados do ST5 (SCCmec<i/> II, n<i/>= 3; SCCmec IV, n<i/>= 3), do ST8 (SCCmec IV, n<i/>= 5; SCCmec II, n<i/>= 1); e isolados únicos do ST88 (SCCmec IV), ST239 (SCCmec III), ST5286 (SCCmec IVa) e ST398 (mecA positivo, SCCmec negativo). Além do gene (mecA, foram preditos diversos genes de resistência a antibióticos não &#946;-lactâmicos [macrolídeos e/ou lincosamidas (ermA, mrsA, emrC, mphC); aminoglicosídeos [aph-(3 -III, ant(9)-Ia]; cloranfenicol [cat(pC221)]; fosfomicina (fosB); mutações relacionadas a resistência às fluoroquinolonas [gyrA (S84L, E88K); grlA (S80Y, E84F, S80F, E84K)]; genes de tolerância a biocidas [triclosan (sh-fabI); compostos de amônio quaternário (qacACJ)], ao estresse oxidativo [H2O2 (perR)], e a metais pesados [arsênio (arsBCR); cádmio (cadADX); cobre (copZ); mercúrio (merABRT)]. Todos os genomas apresentaram um amplo viruloma, com a presença de genes para a produção de enterotoxinas (cluster egc) em isolados de diferentes STs; e Leucocidina Panton-Valentine (lukFS-PV), nos isolados do ST8 e ST88. A análise filogenética baseada em Polimorfismos de Nucleotídeo Único dos Core-genes (cg-SNPs) mostrou que isolados de São Paulo, Santa Catarina e Paraná (ST5, ST105 ou ST8) estiveram filogeneticamente relacionados com genomas do Rio de Janeiro, dos Estados Unidos e América do Sul (Equador, Colômbia e Chile), agrupados em clusters com genomas de linhagens emergentes no Brasil (ST105-SCCmecII), e com linhagens virulentas de disseminação internacional (USA100, ST5-SCCmecII; USA300/USA300-LV, ST8-SCCmecIV). Os dados microbiológicos, genômicos e epidemiológicos obtidos neste trabalho foram disponibilizados na plataforma OneBR (http://onehealthbr.com/). Os resultados destacam o aumento da prevalência de MRSA multirresistentes do ST105 abrigando SCCmec tipo II, e a disseminação de linhagens multirresistentes e potencialmente virulentas, assim como a emergência da ST8 em hospitais brasileiros, reforçando a importância da vigilância genômica do MRSA no Brasil
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Apesar disso, no Brasil poucos dados genômicos clinicamente relevantes tem sido disponibilizados. Nesse sentido, no presente estudo foi conduzida uma investigação microbiológica e genômica de MRSA isolados de amostras clínicas em diferentes cidades brasileiras. Para isso, inicialmente a espécie dos isolados foi confirmada (MALDI-TOF-MS, Bruker), e o perfil de resistência aos antibióticos (disco-difusão) e a presença do gene mecA (PCR) foram determinados. Preocupantemente, 87,5% (76/87) das cepas MRSA foram multirresistentes. Para investigar os mecanismos genéticos relacionados a esse fenótipo, bem como determinar as linhagens clonais desses isolados, o genoma completo de 37 isolados MRSA foi sequenciado (Illumina NextSeq). A predição do resistoma, viruloma, mobiloma e a determinação do ST (Sequence Type), SCCmec e spa type foram realizadas utilizando ferramentas de bioinformática. A esse respeito, destacou-se a prevalência (n = 21) de isolados do ST105 abrigando SCCmec tipo II. Adicionalmente, foram identificados isolados do ST5 (SCCmec<i/> II, n<i/>= 3; SCCmec IV, n<i/>= 3), do ST8 (SCCmec IV, n<i/>= 5; SCCmec II, n<i/>= 1); e isolados únicos do ST88 (SCCmec IV), ST239 (SCCmec III), ST5286 (SCCmec IVa) e ST398 (mecA positivo, SCCmec negativo). Além do gene (mecA, foram preditos diversos genes de resistência a antibióticos não &#946;-lactâmicos [macrolídeos e/ou lincosamidas (ermA, mrsA, emrC, mphC); aminoglicosídeos [aph-(3 -III, ant(9)-Ia]; cloranfenicol [cat(pC221)]; fosfomicina (fosB); mutações relacionadas a resistência às fluoroquinolonas [gyrA (S84L, E88K); grlA (S80Y, E84F, S80F, E84K)]; genes de tolerância a biocidas [triclosan (sh-fabI); compostos de amônio quaternário (qacACJ)], ao estresse oxidativo [H2O2 (perR)], e a metais pesados [arsênio (arsBCR); cádmio (cadADX); cobre (copZ); mercúrio (merABRT)]. Todos os genomas apresentaram um amplo viruloma, com a presença de genes para a produção de enterotoxinas (cluster egc) em isolados de diferentes STs; e Leucocidina Panton-Valentine (lukFS-PV), nos isolados do ST8 e ST88. A análise filogenética baseada em Polimorfismos de Nucleotídeo Único dos Core-genes (cg-SNPs) mostrou que isolados de São Paulo, Santa Catarina e Paraná (ST5, ST105 ou ST8) estiveram filogeneticamente relacionados com genomas do Rio de Janeiro, dos Estados Unidos e América do Sul (Equador, Colômbia e Chile), agrupados em clusters com genomas de linhagens emergentes no Brasil (ST105-SCCmecII), e com linhagens virulentas de disseminação internacional (USA100, ST5-SCCmecII; USA300/USA300-LV, ST8-SCCmecIV). Os dados microbiológicos, genômicos e epidemiológicos obtidos neste trabalho foram disponibilizados na plataforma OneBR (http://onehealthbr.com/). Os resultados destacam o aumento da prevalência de MRSA multirresistentes do ST105 abrigando SCCmec tipo II, e a disseminação de linhagens multirresistentes e potencialmente virulentas, assim como a emergência da ST8 em hospitais brasileiros, reforçando a importância da vigilância genômica do MRSA no BrasilThe emergence and spread of multidrug-resistant bacteria are a global public health problem, with closely related resistant and/or virulent strains being isolated from humans and other animals, food, and the environment. In this context, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) has been classified as a high priority pathogen by the World Health Organization (WHO). The successful combination of virulence factors (virulome) and antimicrobial resistance genes (resistome) support the high prevalence and endemicity of MRSA in healthcare-associated infections (HAIs). However, clinically relevant genomic data in Brazil is scarce. In the present study, a microbiological and genomic investigation of MRSA isolated from clinical samples from different Brazilian cities was carried out. Initially, the isolates species was confirmed (MALDI-TOF-MS, Bruker), and antibiotic resistance profile (disk-diffusion) and presence of the mecA gene (PCR) were determined. Worryingly, 87.5% (76/87) of MRSA isolates were multidrug-resistant. To investigate the genetic mechanisms related to this phenotype and determine the clonal lineages of these isolates, complete genome sequencing of 37 MRSA strains was performed (Illumina NextSeq). Whole-genome analysis (prediction of resistome, virulome, mobilome; determination of the ST, Sequence Type; SCCmec and spa type) were performed using bioinformatics tools. In this regard, the prevalence (n = 21) of ST105 isolates harboring SCCmec type II was highlighted. Isolates from ST5 (SCCmec II, (n = 3; SCCmec IV, (n = 3), ST8 (SCCmec IV, (n = 5; SCCmec II, (n = 1); and single isolates of ST88 (SCCmec IV), ST239 (SCCmec III), ST5286 (SCCmec IVa), and ST398 (mecA positive, SCCmec negative) were also identified. In addition to the mecA gene, several non-&#946;-lactam antibiotics resistance genes have been predicted [macrolides and/or lincosamides (ermA, mrsA, emrC, mphC); aminoglycosides (aph-(3\')-III, ant(9)-Ia); chloramphenicol (cat(pC221)); fosfomycin (fosB); mutations related to fluoroquinolone resistance (gyrA (S84L, E88K); grlA (S80Y, E84F, S80F, E84K)); biocide tolerance genes [triclosan (sh-fabI); quaternary ammonium compounds (qacACJ)], oxidative stress [H2O2 (perR)], and heavy metals [arsenic (arsBCR); cadmium (cadADX); copper (copZ); mercury (merABRT)]. A broad virulome was predicted in all genomes, with the presence of genes to produce enterotoxins (egc cluster) in isolates from different STs; and Panton-Valentine Leukocidin (lukFS-PV), in ST8 and ST88 isolates. Phylogenetic analysis based on Core-gene Single Nucleotide Polymorphisms (cg-SNPs) showed that isolates from São Paulo, Santa Catarina and Paraná (ST5, ST105 or ST8) were related to genomes from Rio de Janeiro, United States and South America (Ecuador, Colombia and Chile); grouped in clusters with genomes from emerging lineages in Brazil (ST105-SCCmecII), and with virulent lineages spread internationally (USA100, ST5-SCCmecII; USA300/USA300-LV, ST8-SCCmecIV ). The microbiological, genomic, and epidemiological data obtained in this work were available on the OneBR platform (http://onehealthbr.com/). The results highlight the increased prevalence of multidrug-resistant MRSA from ST105 harboring SCCmec type II, and the dissemination of multidrug-resistant and potentially virulent strains, as well as the emergence of ST8 in Brazilian hospitals, reinforcing the importance of MRSA genomic surveillance in Brazil.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPLincopan, NiltonMelocco, Gregory Batista2024-04-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9136/tde-05062024-151154/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-07-05T18:26:02Zoai:teses.usp.br:tde-05062024-151154Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-07-05T18:26:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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