การศึกษาคุณลักษณะทางพันธุกรรมของเชื้อ Chryseobacterium indologenes ดื้อต่อยาหลายขนาน ด้วยวิธี Whole Genome Sequencing

Abstract

เชื้อในสกุล Chryseobacterium และ Elizabethkingia เป็นแบคทีเรียแกรมลบรูปร่างแท่งที่ไม่หมักกลูโคส สมาชิกบางตัวในของทั้ง 2 สกุลนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Chryseobacterium indologenes และ Elizabethkingia anophelis จัดเป็นเชื้อก่อโรคฉวยโอกาสอุบัติใหม่ในโรงพยาบาลที่ดื้อต่อยาหลายชนิด สามารถทำให้เกิดการติดเชื้อรุนแรงในทารกแรกเกิดและผู้ป่วยที่มีภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาพันธุกรรมของเชื้อ C. Indologenes, C. flavum, C. rhizoplanae และ E.anophelis ที่แยกได้จากผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลมหาราชนครเชียงใหม่ด้วยวิธี whole genome sequencing เมื่อวิเคราะห์ความไวของเชื้อต่อยาปฏิชีวนะ เชื้อเหล่านี้ส่วนใหญ่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะเกือบทุกกลุ่มที่ทดสอบ ซึ่งรวมถึง β-lactams, aminoglycosides, และ quinolones เมื่อทำการศึกษาจีโนมของเชื้อด้วยการทำ next generation sequencing ด้วย Illumina และ Nanopore จากนั้นทำ hybrid assembly และ annotate และตรวจหา orthologous groups, ยีนดื้อยา, ยีนก่อความรุนแรง และ mobile genetic elements โดยใช้เครื่องมือซอฟต์แวร์ต่างๆ โดยเมื่อวิเคราะห์จีโนมในเบื้องต้นพบว่าจีโนมของเชื้อที่นำมาศึกษาไม่มีการปนเปื้อน และสามารถ assembly ได้สมบูรณ์ 20 isolates ในจำนวนนี้เป็นเชื้อ Chryseobacterium indologenes เพียง 8 isolates ที่เหลือเป็นเชื้อ Chryseobacterium flavum 2 isolates, Chryseobacterium rhizoplanae 2 isolates ส่วนเชื้อ Elizabethkingia นั้น เป็นเชื้อ Elizabethkingia anophelis 8 isolates โดยจีโนมของเชื้อ hryseobacterium indologenes, Chryseobacterium flavum, Chryseobacterium rhizoplanae นั้นมีขนาดตั้งแต่ 4.83 – 5.25 Mb มีโครโมโซมเป็นวงกลม 1 ชิ้น โดยมีปริมาณ G + C content 36.3-37.5% ประกอบด้วย coding sequences (CDSs) 4,344 -4,830 CDSs มียีนที่กำหนดการสร้าง rRNAs จำนวน 18-21 ยีน, ยีนที่กำหนดการสร้าง transfer RNAs (tRNAs) จำนวน 84-91 ยีน และพบ CRISPR-Cas ในจีโนมของเชื้อ 2 isolates คือ CI17 และ CI18 คุณสมบัติจีโนมมียีนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการของเซลล์ที่จำเป็นต่อแบคทีเรีย และมียีนที่สอดคล้องกับฟีโนไทป์ของการดื้อยา รวมทั้งมียีนต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องปัจจัยในการก่อโรค รวมทั้งยังพบ Genomic Islands (GIs) ในทุกเชื้อ รวมถึง mobile genetic elements (MGEs) เช่น integrative and conjugative element (ICE) ในบาง isolates, insertion sequences แต่ไม่พบ plasmid และ integron ในขณะที่จีโนมของเชื้อ Elizabethkingia anophelis จำนวน 8 isolates นั้นมีขนาดตั้งแต่ 3.87 – 4.31 Mb มีโครโมโซมเป็นวงกลม 1 ชิ้น โดยมีปริมาณ G + C content 35.5-35.7% ประกอบด้วย coding sequences (CDSs) 3,503 -3,999 CDSs มียีนที่กำหนดการสร้าง rRNAs จำนวน 12-15 ยีน, ยีนที่กำหนดการสร้าง transfer RNAs (tRNAs) จำนวน 49-52 ยีน และพบ CRISPR-Cas ในจีโนมของเชื้อ 2 isolates คือ EM02 และ EM08 คุณสมบัติจีโนมมียีนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการของเซลล์ที่จำเป็นต่อแบคทีเรีย และมียีนที่สอดคล้องกับฟีโนไทป์ของการดื้อยา เช่นเดียวกับเชื้อในสกุล Chryseobacterium รวมทั้งมียีนต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องปัจจัยในการก่อโรค รวมทั้งยังพบ Genomic Islands (GIs) ในทุก isolates และ integrative and conjugative element (ICE) ในบาง isolates รวมถึง mobile genetic elements (MGEs) เช่น insertion sequences แต่ไม่พบ plasmid และ integron