南加州医院新型德里金属β-内酰胺酶(NDM)产碳青霉烯酶铜绿假单胞菌暴发：基因组溯源与感染控制启示

本研究针对南加州医院爆发的碳青霉烯酶产碳青霉烯耐药铜绿假单胞菌(CP-CRPA)感染，通过全基因组测序(WGS)和流行病学调查，首次证实NDM-1基因通过染色体整合型接合元件(ICE)传播，并锁定病房水槽为环境储菌库。研究揭示了移动遗传元件(MGE)介导的耐药基因动态变化，为医疗机构防控高耐药性病原体提供了关键分子证据和干预策略。

　　

在抗生素耐药性危机日益严峻的背景下，碳青霉烯类抗生素作为治疗多重耐药革兰阴性菌感染的"最后防线"正面临挑战。其中，产碳青霉烯酶的铜绿假单胞菌(CP-CRPA)因其强大的环境适应力和快速传播能力，已成为全球公共卫生重大威胁。尤其令人担忧的是，能水解几乎所有β-内酰胺类抗生素的新型德里金属β-内酰胺酶(NDM)，近年来在欧美国家出现本土化传播趋势。美国疾控中心数据显示，2017-2022年间全国仅发现1,530例CP-CRPA，其中NDM型更属罕见。这种局面下，南加州某医院爆发的NDM-1型CP-CRPA聚集性感染事件，为研究高耐药病原体的传播机制提供了独特案例。

为揭示此次暴发的传播链条和分子机制，研究人员开展了为期1.5年的前瞻性研究。通过实时病原体监测系统，他们锁定8例NDM-CRPA感染者，其中7例经核心基因组单核苷酸多态性(SNP)分析证实为同一克隆传播。采用Illumina短读长和牛津纳米孔长读长测序相结合的混合组装策略，结合环境微生物培养、耐药表型检测等多元方法，构建了从临床到环境的完整证据链。

RESULTS部分揭示了关键发现：

1. 传播溯源：SNP分析显示除1例伊朗输入病例外，其余7例患者及环境分离株仅存在0-14个SNP差异，证实为同源传播。系统发育分析表明该菌株与美国已知菌株显著不同，提示为本土进化株。
2. 环境储菌库：在ICU病房水槽P型存水弯中检出NDM-CRPA，其基因组与首末两例患者分离株高度匹配，证实水槽生物膜是持续污染源。
3. 耐药机制创新：

• NDM-1基因位于染色体ICE₆₆₆₀元件的cargo2区，该区域还携带bla_PME-1、sul1等耐药基因，与韩国、中国临床分离株及越南气单胞菌存在同源重组证据
• 动态耐药基因盒：首例患者分离株的I类整合子含aac(6')-Ib4/catB3/bla_OXA-10/aadA1多基因盒，而后续病例演变为单一aadA6基因盒

1. 临床干预：更换P型存水弯、使用抗生物膜消毒剂(Virasept?)等综合措施最终阻断传播。

DISCUSSION部分强调了三大科学价值：

1. 首次证实NDM-1可通过染色体ICE元件在铜绿假单胞菌ST235型中稳定遗传，这种非质粒依赖的传播方式可能增加防控难度。
2. 揭示了临床分离株间整合子基因盒的动态重组现象，提示单纯依赖表型药敏可能误导暴发判断。
3. 提出"水槽-医护人员-患者"的间接传播模型，为长达18个月的间歇性暴发提供合理解释。

该研究发表于《American Journal of Infection Control》，其创新性体现在三方面：技术层面，混合组装策略首次解析了ICE₆₆₆₀在NDM传播中的结构特征；临床层面，证实常规环境采样可能漏检间歇排菌的生物膜储菌库；防控层面，建立的"基因组监测-环境干预"响应模式为耐药菌防控提供范本。研究结果警示医疗机构需将水系统纳入感染风险评估，同时对携带MGE的高风险菌株实施主动基因组监测。

主要技术方法包括：1) 对8例患者和72份环境样本进行微生物培养和CARBA5免疫层析检测；2) 采用Illumina MiSeq和ONT GridION双平台测序；3) 使用TheiaProk流程进行基因组组装和SNP分析；4) 通过AMRFinderPlus和Bakta注释耐药基因；5) 应用IslandViewer4预测基因组岛。

这项研究不仅破解了南加州医院耐药菌暴发之谜，更揭示了ICE元件介导的耐药基因跨种传播风险。其发现将推动医疗机构重新审视水系统管理策略，并为全球NDM监测网络的建立提供科学依据。随着NDM在全球的扩散，这种将基因组流行病学与经典感染控制相结合的研究模式，或将成为应对未来耐药菌威胁的标杆。