La diffusione di batteri resistenti alla terapia antibiotica rappresenta un importante problema di sanità pubblica a livello mondiale, essendo tali batteri associati ad incremento della mortalità, della durata della ospedalizzazione e dei costi per il sistema sanitario. Numerose evidenze supportate dalla microbiologia molecolare e da dati epidemiologici suggeriscono una diffusione di germi antibiotico-resistenti fra i pazienti, ed il rischio di acquisizione di infezioni è più alto nei pazienti ricoverati nei reparti di terapia intensiva, nei pazienti oncologici e nei dializzati. Inoltre, sia per le infezioni sostenute da CPE che per CDI sono stati evidenziati dei cloni batterici ad alto rischio di diffusione, che combinano alla resistenza agli antibiotici le caratteristiche di resilienza, persistenza e capacità di colonizzazione e patogenicità. Tra i batteri di maggiore rilevanza ed impatto clinico ci sono le Enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemi ed il Clostridium difficile associato a CDI. Le lesioni anatomiche connesse alla CDI causano una profonda alterazione della permeabilità della parete intestinale e favoriscono la traslocazione di germi dal lume intestinale alla circolazione sistemica. Quindi la CDI può rappresentare la porta d'ingresso verso la circolazione sistemica per germi multi-antibiotico-resistenti di pertinenza intestinale. In Italia la Klebsiella pneumoniae produttore della carbapenemasi KPC è la specie più rilevante per incidenza e prevalenza come agente che causa sepsi in ospedale. Il C. difficile potrebbe rappresentare uno dei principali fattori di rischio per la diffusione e aumento della severità dell'infezioni sostenute dai batteri produttori di carbapenemasi, soprattutto nei pazienti ospedalizzati. Il progetto si propone di valutare mediante approccio genomico il tipo e le caratteristiche genetiche e fenotipiche delle Enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemici e del C. difficile che colonizzano pazienti ad alto rischio infettivo.
Innovatività della ricerca
La genomica rappresenta l'approccio più innovativo tra quelli disponibili per la diagnosi delle malattie infettive e l'analisi molecolare completa di cloni epidemici. L'approccio genomico offre la possibilità di investigare l'intero apparato di resistenza (resistoma) e gli elementi che ne determinano il trasferimento (mobiloma). Il progetto prevede l'analisi genomica di ceppi epidemici multi-resistenti utile all'identificazione dei meccanismi di resistenza multipla agli antibiotici.
L'innovazione tecnologica mediante la messa a punto di strumenti innovativi è essenziale per poter garantire un'efficace indagine epidemiologica e il miglioramento delle metodiche di identificazione e caratterizzazione dei microrganismi responsabili degli episodi epidemici. A tal fine i tradizionali metodi fenotipici di tipizzazione non permettono in molti casi di ottenere informazioni adeguate. Per poter condurre efficaci studi epidemiologici i metodi di tipizzazione tradizionali devono essere supportati da moderne metodologie molecolari che rappresenteranno il principale risultato atteso di questo progetto.
I risultati prodotti porteranno all'analisi di fattibilità ed efficacia della tipizzazione batterica basata su WGS nella prevenzione e controllo della diffusione ospedaliera di K. pneumoniae ed enterobatteri resistenti ai carbapenemici e all'identificazione nella cellula batterica di bersagli molecolari da utilizzare per screening diagnostici rapidi e altamente specifici.
Sarà determinato l'impatto della sorveglianza attiva, sia all'ingresso in reparto che durante il ricovero, sulla riduzione delle infezioni da CPE. L'identificazione dei fattori di rischio per la colonizzazione da CPE all'ingresso nei reparti di Terapia Intensiva e dei fattori di rischio per l'acquisizione di colonizzazione/infezione da C. difficile durante il ricovero nei reparti di Terapia Intensiva potrà permettere di elaborare delle linee-guida per uno screening mirato e per l'applicazione preventiva di altre misure di controllo ai pazienti più a rischio. I risultati del nostro studio potranno inoltre stimolare l'elaborazione di sistemi di controllo della terapia antibiotica. È possibile una collaborazione con la microbiologia tradizionale di correzione ed ottimizzazione della terapia antimicrobica sulla base del contenuto genetico di resistenza individuato (antimicrobial stewardship). Dalla sequenza genomica possono essere dedotti l'intero contenuto di geni di resistenza anche a farmaci non testati fenotipicamente.
Potenzialità di realizzare un avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte
Abbiamo esperienza sull'analisi in silico dei genomi mediante una pipeline bioinformatica di analisi dei ceppi e comparazione dei risultati (MLST, tipo capsulare, geni di resistenza, contenuto plasmidico, isola di patogenicità, altri marcatori di interesse per la discriminazione dei tipi) come dimostrato da studi pubblicati su riviste internazionali quali K. pneumoniae ST16, ST512, ST307, ST395 (Espinal et al., 2019, Maida et al., 2018, Villa et al., 2016, Villa et al., 2014) e E. coli ST167 (Giufrè et al., 2018) produttori di carbapenemasi, e sulla genomica del C. difficile (Wales et al., 2015)
Abbiamo recentemente (Marzo 2019) ottenuto le prime sequenze genomiche di K. pneumoniae ST307 resistenti ai carbapenemi isolate durante screening di colonizzazione eseguiti nei reparti di Ematologia. Abbiamo inoltre completato uno studio un piccolo episodio epidemico sostenuto da E. coli ST167 produttore di NDM-5.