[发明专利]利用来自细菌基因组和质粒的全部基因信息集用于改善的基因抗性测试

说明书

本发明涉及确定微生物的抗微生物药物抗性谱的方法，其中分析所述微生物的核酸序列中的至少两个核酸序列的基因变异，所述至少两个核酸序列的基因变异包含染色体中的至少一个基因变异和至少一个质粒中的至少一个基因变异；以及确定患者感染了对抗微生物药物治疗可能具有抗性的微生物的(例如诊断)方法和选择对患有可能具有抗性的微生物感染的患者的治疗的方法，其中应用所述抗微生物药物抗性谱的数据。

本发明涉及确定微生物的抗微生物药物抗性谱的方法，其中分析所述微生物的核酸序列中的至少两个所述核酸序列的基因变异，所述基因变异包含染色体中的至少一个基因变异和至少一个质粒中的至少一个基因变异；以及确定患者感染了对抗微生物药物治疗可能具有抗性的微生物的(例如诊断)方法以及选择对患有可能具有抗性的微生物感染的患者的治疗的方法，其中应用所述抗微生物药物抗性谱的数据。

抗生素抗性是药物抗性的一种形式，借此微生物亚群如细菌物种的菌株，尽管暴露于抗生素类药物，但也可存活并增殖。这是重要的公共健康问题，也是对于个体患者而言的严重的健康问题。细菌感染的及时治疗需要分析获自患者的临床分离物的抗生素抗性，以选择有效的疗法。通常，出于此目的，将鉴定的抗性与某一微生物(即ID)关联是必要的。

抗菌药物抗性(ADR)代表了主要的健康负担。如同所假设的，针对活性剂的细菌抗性的存在和发生正在更加快速地获得重视。增加使用可用药物产生了多抗性细菌，这进而需要甚至更困难的医疗处理。根据世界卫生组织关于监督的抗微生物抗性全球报告，ADR在欧洲每年导致25,000例死亡，在美国每年导致23,000例死亡。在欧洲，额外的250万住院日导致15亿欧元的社会成本。在美国，2百万病例的直接费用导致200亿美元的直接费用。总费用估计高得多，使国内生产总值(GDP)降低高达1.6％。

一般而言，细菌针对抗微生物治疗的抗性机制很大一部分依赖于生物体的遗传。相应的基因或分子机制在细菌基因组中编码或者在可在不同细菌之间互换的质粒上编码。最常见的抗性机制包括：

1)外排泵是位于膜内的高亲和力反向运输系统，其将抗生素运输至细胞外，例如针对四环素的抗性。

2)特定的酶以使抗生素丧失其活性的方式对抗生素进行修饰。在链霉素的情况下，抗生素被化学修饰，以使其不再结合核糖体阻止蛋白合成。

3)产生降解抗生素的酶，从而使其失活。例如，青霉素酶是一组剪切青霉素分子的β内酰胺环的β-内酰胺酶。

此外，一些病原体显示出针对药物的天然抗性。例如，生物体可以缺乏针对抗生素的运输系统，或者生物体中不存在抗生素分子的靶标。

原则上对药物敏感的病原体可以通过既有遗传物质的修饰(例如，抗生素抗性的自发突变，其在感染中以约1/1亿个细菌的频率发生)或者从其它来源获得新的遗传物质而变得具有抗性。一个实例是水平基因转移，其是这样的过程：DNA小包中包含的遗传物质可在同一物种的个体细菌之间，甚至在不同物种之间转移。水平基因转移可以通过转导、转化或接合发生。通常，赋予抗性的标志物的表达仅由药物的存在诱导。

通常，通过在不同浓度的这些试剂中培养微生物来进行针对抗微生物剂的敏感性/抗性的测试。

简言之，将琼脂平板接种患者样品(例如，尿液、痰、血液、粪便)过夜。在第二天，通过培养或者利用质谱法，各个集落被用于鉴定生物体。基于生物体的身份，接种含有增加浓度的用于处理这些生物体的药物的新平板，并另外生长12-24小时。使用抑制生长的最低药物浓度(最小抑菌浓度-MIC)以确定对所测试的药物的敏感性/抗性。该过程耗费至少2至3个工作日，在这过程中凭经验对患者进行治疗。自动化系统来自几个公司，例如Biomeriux(Vitek)、Beckman Coulter(Microscan)。尤其是在患有危及生命的疾病的患者中为了克服抗生素的广泛滥用，需要显著降低的结果效率(time-to-result)。