จีโนมิกส์ของเชื้อ Methicillin-resistant Staphylococcus aureus สายพันธุ์ที่มีกำเนิดในโรงพยาบาล ชุมชน และปศุสัตว์ เพื่อการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์และสาธารณสุข

Abstract

เชื้อ Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus (MRSA) เป็นหนึ่งในแบคทีเรียดื้อยาสำคัญ เนื่องจากมีความหลากหลายทางพันธุกรรมและระบาดวิทยาสูง พบได้ทั่วโลกและสามารถทำให้เกิดการติดเชื้อได้ทั้งในโรงพยาบาล ชุมชนและปศุสัตว์ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาวิวัฒนาการสายพันธุ์และระบาดวิทยาของเชื้อ MRSA เพื่อตอบคำถามเกี่ยวกับอุบัติการณ์ของโรคติดเชื้อและชนิดโคลนที่พบในผู้ป่วยในโรงพยาบาลมหาราชนครเชียงใหม่ รวมถึงศึกษารูปแบบความไวต่อยาปฏิชีวนะและปัจจัยการก่อโรค โดยใช้เทคโนโลยีการหาลำดับนิวคลีโอไทด์ทั่วจีโนม (Whole Genome Sequencing, WGS) และการวิเคราะห์ข้อมูลทางชีวสารสนเทศของเชื้อ MRSA ที่เก็บได้ตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2561-2562 และปี พ.ศ. 2564-2565 ร่วมกับการวิเคราะห์ข้อมูลทางห้องปฏิบัติการและข้อมูลทางระบาดวิทยา การวิเคราะห์ข้อมูลของเชื้อ S. aureus ทั้งหมด 115 isolates (MRSA=54, MSSA=61) พบว่า ผู้ป่วยที่ติดเชื้อ MRSA มีอายุเฉลี่ย 58.52±19.43 ปี ส่วนใหญ่เป็นเพศชาย (62.5%) และมีโรคแทรกซ้อน (75.9%) เป็นผู้ป่วยในมากกว่าผู้ป่วยนอก (77.8% vs. 23.2%) ตรวจพบเชื้อจากสิ่งส่งตรวจเสมหะมากที่สุด (38.9%) พบเป็นสาเหตุของการติดเชื้อที่ผิวหนังและเนื้อเยื่อมากที่สุด (44.4%) และเป็นการติดเชื้อในชุมชน (Community Onset Infections, COI) ที่ร้อยละ 27.8 ระยะการเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลอยู่ในช่วง 3-128 วัน และรักษาหายที่ร้อยละ 64.8 การใช้สถิติ t-test และ Fisher’s Exact test ทำให้พบปัจจัยที่มีความแตกต่างระหว่างการติดเชื้อ Methicillin-Susceptible S. Aureus (MSSA) และ MRSA อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ได้แก่ การเข้ารับการรักษาในแผนกผู้ป่วยใน (p=0.001), การติดเชื้อในโรงพยาบาล (HOI) (p=0.007), ระยะเวลาการรักษาในโรงพยาบาล (p=0.043) และความไวต่อยา co-trimoxazole (p=0.001) และ clindamycin (p=0.001) การวิเคราะห์ด้วย univariate analysis พบว่า มีปัจจัยเสี่ยงที่ส่งผลทำให้มีผู้ป่วยติดเชื้อ MRSA ได้แก่ ผู้ป่วยที่มีการติดเชื้อเกิดขึ้นในโรงพยาบาล (HOI) (OR=4.30, 95%Cl 1.45–12.83, p=0.009) และการวิเคราะห์ multivariate analysis โดยใช้ logistic regression พบว่า ปัจจัยเสี่ยงที่ส่งผลต่อการติดเชื้อ MRSA ของผู้ป่วย ได้แก่ การใส่สายสวนหลอดเลือด (aOR=3.65, 95%Cl 1.63–24.02, p=0.008) และผู้ป่วยที่มีการติดเชื้อในโรงพยาบาล (HOI) (aOR=5.15, 95%Cl 1.40–18.91, p=0.013) โดยผลการวิเคราะห์ด้วยแบบจำลองการถดถอยพหุตัวแปรพบว่ามีค่า Area Under the Receiver Operating Characteristic Curve (AUC) เท่ากับ 0.757 นอกจากนี้การทดสอบความไวต่อยาต้านจุลชีพ จำนวน 12 ชนิด พบว่า เชื้อทุกไอโซเลทดื้อต่อยา oxacillin แต่ไวต่อยา vancomycin, teicoplanin, daptomycin และ linezolid แม้ว่าเชื้อมีอัตราการดื้อต่อต่อยา erythromycin, amoxicillin และ clindamycin ในอัตราสูงที่ 87.0%, 81.5% และ 79.6%, ตามลำดับ การวิเคราะห์ข้อมูล WGS ของเชื้อ MRSA จำนวน 40 ไอโซเลท ได้แก่ 36 ไอโซเลท ที่เก็บในปี พ.ศ. 2561-2562 และ พ.ศ. 2564–2565 และเชื้อ 4 ไอโซเลท ที่เก็บในปี พ.ศ. 2554–2555 ซึ่งทราบว่าเป็นโคลนที่สัมพันธ์กับการติดเชื้อในปศุสัตว์ ทำให้สามารถจำแนกเชื้อ MRSA ได้ทั้งหมด 20 สายพันธุ์ จากเชื้อทั้งหมด 36 isolates พบเป็นโคลน CC8-ST8-IV-t008 มากที่สุด (19.4%) รองลงมาเป็น CC1-ST9-IX-t337 (13.89%), CC8-ST239-III-t037 (11.1%) และ CC5-ST764-II-t045 (8.3%) นอกจากนี้ยังมีการตรวจพบเชื้อที่มี SCCmec มากกว่าหนึ่งชนิด ได้แก่ ST398-V, XII-t034 และ SCCmec II, III-t037 และการศึกษาความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการของเชื้อโดยใช้ Maximum likelihood estimation ของเชื้อ MRSA 40 สายพันธุ์กับ MRSA สายพันธุ์อ้างอิง 7 สายพันธุ์ สามารถจัดกลุ่มสายพันธุ์ของ MRSA ได้ทั้งหมด 6 clades ซึ่งมีการจัดกลุ่มอยู่ใน clade เดียวกันกับเชื้อสายพันธุ์ HA-MRSA, CA-MRSA, และ LA-MRSA ที่มีการแพร่ระบาดทั่วโลก บ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ของการแพร่เชื้อระหว่างโรงพยาบาล ชุมชนและปศุสัตว์ รวมถึงโอกาสการแพร่เชื้อระหว่างประเทศในภูมิภาคต่างๆ ทั่วโลก อย่างไรก็ตาม การศึกษาครั้งนี้ยังเป็นเพียงการศึกษาเบื้องต้นกับตัวอย่างเชื้อเพียง 40 ไอโซเลทของโรงพยาบาลแห่งหนึ่ง ผลที่ได้เป็นเพียงการอธิบายข้อมูลทางพันธุกรรม โครงสร้างและการกระจายของโคลนของเชื้อ MRSA เฉพาะในกลุ่มตัวอย่างที่ทำการศึกษา จึงไม่สามารถบ่งชี้ถึงความชุกในการตรวจพบโคลนและชนิดสายพันธุ์ได้ เชื้อ MRSA โคลนที่ทำการศึกษาจีโนมส่วนใหญ่เป็นเชื้อดื้อยาหลายขนาน (92.5%) มีอัตราการการพบยีนดื้อยาปฏิชีวนะสูงสอดคล้องกับผลการทดสอบความไวของเชื้อและพบรูปแบบการดื้อยาทั้งหมด 12 รูปแบบ ตรวจพบมียีนที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยความรุนแรงในการก่อโรคทั้งหมด 28 ยีน ยีนที่พบมากที่สุด ได้แก่ aur, hlgA, hlgB และ hlgC พบในทุกไอโซเลท (100%) พบรูปแบบ virulence genotypes ทั้งหมด 25 รูปแบบ รูปแบบที่พบมากที่สุด คือ aur, splA, splB, splE, hlgA, hlgB, hlgC, lukD, lukE, lukF-PV, lukS-PV, sek, seq, ACME, sak, scn (17.5%) นอกจากนี้ยังมีการตรวจพบยีนที่กำหนดการสร้างสารพิษ PVL ใน MRSA โคลน CC8-ST8-IV-t008 และ ST1232-V-t034 ซึ่งเป็นเชื้อที่มีการติดเชื้อในชุมชน (COI) เป็นโคลนหลักที่ทำให้เกิดการติดเชื้อในแผนกผู้ป่วยนอกและยังไม่มีรายงานมาก่อนในจังหวัดเชียงใหม่ ดังนั้น การศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมและระบาดวิทยาของ MRSA อย่างต่อเนื่องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเฝ้าระวังและติดตามการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการและระบาดวิทยาของเชื้อ MRSA โคลนจากแหล่งต่างๆ ซึ่งจำเป็นสำหรับการรับมือกับอุบัติการณ์และการแพร่กระจายของ MRSA สายพันธุ์ที่อาจรุนแรงสูงและการเตรียมพร้อมรับมือกับปัญหาด้านสาธารณสุขที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต