Sequenciamento total de um isolado de Raoultellaplanticola resistente aos carbapenêmicos

Abstract

RESUMO: A enterobactéria Raoultellaplanticola tem sido encontrada no ambiente hospitalar causando graves infecções em pacientes imunocomprometidos e carregando genes como cefotaximases (CTX-M), Klebsiella pneumoniacarbapenemase (KPC) e Nova-Delhi-metalo-?-lactamase (NDM), que conferem resistência aos carbapenêmicos. O programa de vigilância epidemiológica de patógenos resistentes a múltiplas drogas (MDR) do Hospital Universitário de Maringá (HUM) recuperou dois isolados de R. planticola (RpHUM1 e RpHUM2), que inicialmente foram identificados como Klebsiellaoxytoca, de swab retal de vigilância de dois pacientes diferentes hospitalizados em períodos de tempo distintos durante 2017, e ambos os isolados carreavam os genes CTX-M, KPC e NDM simultaneamente. Por esta razão, o objetivo deste estudo foi sequenciar o genoma completo de um isolado de R. planticola resistente aos carbapenêmicos (RpHUM1) para fornecer informações que possam ajudar no controle da dispersão deste microrganismo com o número de casos de infecções subestimados. De acordo com a interpretação baseada no Clinical&Laboratory Standards Institute (CLSI), o isolado apresentou resistência a 12 antibióticos (cefepime, ceftriaxona, ciprofloxacino, cloranfenicol, ertapenem, eritromicina, imipenem, levofloxacino, meropenem, fosfomicina, tetraciclina andtrimetoprim-sulfametoxazol), sensibilidade a 3 antibióticos (amicacina, colistinaandpolimixina B) e perfil intermediário a 6 antibióticos (amoxicilina-clavulanato, ampicilina, cefoxitina, cefuroxima, gentamicina andpiperaciclina-tazobactam), o que faz com que este isolado seja considerado uma bactéria extensivamente resistente à drogas (XDR). Pelo sequencimento total do genoma (WGS) realizado na plataforma MiSeq da Illumina foi descoberto que o isolado RpHUM1 continha 6.277.903 pares de base (pb) e três plasmídeos (RpHUM1pEaer-4382s, RpHUM1_pFDAARGOS_440 and RpHUM1pRSF1010). A ferramenta RapidAnnotationusingSubsystem Technology (RAST) identificou 23 diferentes genes de resistência a nove categorias de antimicrobianos (aminoglicosídeos, ?-lactâmicos, fluoroquinolonas, fosfomicina, macrolídeos, fenicóis, sulfonamidas, tetracicline e trimetoprim). O gene blaKPC-2 estava localizado no plasmídeo RpHUM1pEaer-4382s, enquanto que os genes blaNDM-1 e blaCTX-M-15 estavam ambos localizados no genoma central, entretanto todos eles e mais outros sete genes estavam associados a, pelo menos, um elemento genético móvel do tipo transposase, integrase, recombinase ou sequência de inserção, o que facilita a dispersão destes genes de resistência. R. planticola é uma enterobacteria resistente aos carbapenêmicos (CRE) que pertence a lista crítica de prioridade no desenvolvimento de novas drogas da Organização Mundial da Saúde (OMS) e está se apresentando como um reservatório de genes de resistência nos hospitais, o que pode causar sérias consequências como o aumento da resistência nos microrganismos, redução das opções terapêuticas e aumento na taxa de mortalidade por infecções hospitalares. Neste trabalho reportamos o primeiro genoma brasileiro de um isolado de R. planticola e seu contexto genômico de marcadores de resistência a antibióticos. O conhecimento deste tipo de informação é de grande importância para a implementação de medidas de monitoramento e controle mais efetivas que previnem a rápida disseminação desse microrganismo. Além de fornecer um controle epidemiológico e tratamento mais precisos, visto que a presença dele pode estar sendo subestimada

ABSTRACT: Enterobacteria Raoultellaplanticolahas been found in clinical settings causing severe infections in immunocompromised patientsand harbouring genes such ascefotaximases(CTX-M), Klebsiella pneumoniacarbapenemase(KPC)andNew-Delhi-metallo-?-lactamase(NDM),that confer resistance to carbapenems. The University Hospital of Maringa's (HUM)epidemiologic surveillance of multidrug-resistant (MDR) pathogens program recovered two R. planticolaisolates (RpHUM1 and RpHUM2),that initially was characterized as Klebsiella oxytoca, from surveillance rectal swabs of two different patients hospitalized in distinct periods during 2017and both isolates were co-harbouring CTX-M, KPC and NDM genessimultaneously. For this reason, the aim of this study was to sequence the whole genome of a carbapenem-resistant R. planticola isolate (RpHUM1) to provide information that can help control the spread of this microorganismwith the underestimated number of infection cases.According to the interpretation based on the Clinical & Laboratory Standards Institute (CLSI), the isolate presented resistance to 12 antibiotics (cefepime, ceftriaxone, ciprofloxacin, chloramphenicol, ertapenem, erythromycin, imipenem, levofloxacin, meropenem, phosphomycin, tetracycline and trimethoprim-sulfamethoxazole), sensibility to 3 antibiotics (amikacin, colistin and polymyxin B) and intermediary profile to 6 antibiotics (amoxylin-clavulanate, ampicillin, cefoxitin, cefuroxime, gentamycin and piperacycline-tazobactam), which make this isolate being considered as extensively drug-resistant bacteria (XDR).By whole-genome sequencing (WGS) performed at Illumina's MiSeq platform it was discovered thatthe isolate RpHUM1contained 6.277.903 base pairs (bp) in its genome andthree plasmids (RpHUM1pEaer-4382s, RpHUM1_pFDAARGOS_440 and RpHUM1pRSF1010). Rapid Annotation using Subsystem Technology (RAST) tool identified23 different resistance genes to nine categories of antibiotics (aminoglycosides, ?-lactams, fluoroquinolones, fosfomycin, macrolides, phenicols, sulfonamides, tetracycline and trimethoprim). TheblaKPC-2gene was located in plasmid RpHUM1pEaer-4382s,whereas the blaNDM-1 and blaCTX-M-15 geneswere both present in core genome; however all of them and and seven other geneswere associated to, at least, one mobile genetic elementfrom transposase, integrase, recombinase or insertion sequence type, which make it easy spreading this resistance genes. R. planticola is carbapenem-resistant enterobacteria (CRE) that belongs to Wolrd Health Organization critical list to priority for the development of new drugs and presenting itself as a reservoir of resistance genes in hospitals, which may cause serious consequences as increasing the resistance microorganisms, reduction in therapeutic options and increased mortality rate due to nosocomial infections. In this study, we report the first Brazilian R. planticola isolate genome and it genomic context of antibiotic resistance markers. This comprehensive knowledge is of great importance for implementation of more effective monitoring and control measuresthat prevent the rapid spread of this microorganism. In addition to providing an epidemiological control and treatmentmore accurate, since the presence of this microorganism may be underestimated