致病性微生物的來源管控及監測對於預防群體感染是相當重要的,傳統上須藉由比較微生物基因體結構上的相似度來找尋感染的源頭,常見的分子檢測方式為PFGE。Optical mapping能在短時間內得到微生物的全基因體限制酶切位圖譜, 因此,在比較不同來源微生物的基因體結構上,能得到比PFGE更精確且詳盡的資訊。目前Optical mapping在管控致病性微生物上,對於找尋醫院內部集體感染抗藥性金黃色葡萄球菌(Methicillin Resistant Staphylococcus aureus, MRSA)的傳播來源及細菌抗藥基因和毒性基因的分析,皆能提供即時且精確的資訊。

抗藥性金黃色葡萄球菌是醫院院內感染最常見的菌種,免疫力較差的住院患者常一旦被感染後,容易因為敗血症而導致死亡,因此,抗藥性金黃色葡萄球菌在醫院內的感染管控是相當重要的。下圖為以optical mapping找尋感染來源的實際案例,以不同病房內所採集到的抗藥性金黃色葡萄球菌之限制酶切位圖譜,與被感染的患者身上收集到的細菌之切位圖譜做相似度的比較,能準確的找出病人被感染之來源病房,並且得以針對特定病房做消毒及管控,進而達到防止集體感染之目的。

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除了判斷出感染的來源之外,將抗藥性金黃色葡萄球菌的限制酶切位圖譜與已知的抗藥基因或毒性基因之圖譜做比對,便能了解細菌基因體中所含有的抗藥基因及毒性基因,而此資訊是傳統PFGE所無法提供的 ,下圖的紅色區域便是抗藥性金黃色葡萄球菌的抗藥基因及毒性基因。

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Optical mapping甚至可以針對上圖單一特定的紅色區域做更精細的分析,下圖是分辨抗藥基因Mec基因型,此類資訊對於研究細菌特性及流行病學上的研究是相當重要的

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在抗生物濫用的時代,各種第三線抗生素抗藥性細菌不斷的出現,惟有對於感染疫情精確的判斷及圍堵,才能防止國人免於無藥可醫的窘境,Optical mapping能快速的提供科學家比PFGE更準確且詳盡的微生物基因體結構資訊,進而協助抗藥性細菌及其他高致死率的感染性微生物的防治,因此Optical mapping在感染管控上是一個具有高度應用潛力及重要的工具。

 

資料來源:

1.OpGen原廠資料http://opgen.com/downloads/ComparativeGenomics.pdf

2. Shukla, S. et. al. Optical mapping reveals a large genetic inversion between two methicillin-resistant Staphylococcus aureus strains. J Bacteriol. 2009 Sep;191(18):5717-23. Epub 2009 Jun 19.

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