Proactive Efforts by U.S. Federal Agencies Enable Early Detection of New Antibiotic Resistance / Gli sforzi delle Agenzie Federali USA per la diagnosi precoce della nuova resistenza agli antibiotici.

Segnalato dal Dott. G iuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

In recent weeks, three agencies have made some important discoveries regarding antibiotic resistance in the United States. Earlier this week, the Department of Defense notified stakeholders that its Multidrug-resistant Organism Repository and Surveillance Network (MRSN) at the Walter Reed Institute of Research had identified the first colistin-resistant mcr-1 E. coli in a person in the United States. A USDA and HHS search for colistin-resistant bacteria in food animals, retail meats and people also has found colistin-resistant E. coli in a single sample from a pig intestine.

These discoveries are of concern because colistin is used as a last-resort drug to treat patients with multi-drug resistant infections. Finding colistin-resistant bacteria in the United States is important, as it was only last November that scientists in China first reported that the mcr-1 gene in bacteria confers colistin resistance. Following the revelation in China, scientists across the globe began searching for other bacteria containing the mcr-1 gene, and the bacteria have since been discovered in Europe and Canada. The mcr-1 gene exists on a plasmid, a small piece of DNA that is not a part of a bacterium’s chromosome. Plasmids are capable of moving from one bacterium to another, spreading antibiotic resistance between bacterial species.

The patient with colistin-resistant E. coli was treated in an outpatient military treatment facility in Pennsylvania.  Biologic samples were sent to the Walter Reed National Military Medical Center for initial testing and then to MRSN for genetic sequencing to identify the mcr-1 gene.

Our three departments take the emergence of this resistance gene very seriously.  A coordinated public health response is underway to try to prevent its spread. 

For example, to respond to the DoD finding of mcr-1 in a human isolate, HHS’s Centers for Disease Control and Prevention is working with DoD, the Pennsylvania Department of Health, local health departments, and others to identify close contacts, including household and healthcare contacts, of the Pennsylvania patient to determine whether any of them may have been at risk for transmission of the bacteria containing the mcr-1 gene. Similarly, USDA is conducting traceback work to determine the sampled pig's farm of origin.

At the same time, the National Antimicrobial Resistance Monitoring System (NARMS) is continuing its search for evidence of colistin-resistant bacteria in the United States. For the past 20 years, NARMS has detected emerging resistance to clinically important antibiotics. NARMS is a partnership between HHS and USDA, as well as state and local public health departments, dedicated to tracking changes in the antimicrobial susceptibility of intestinal bacteria found in ill people, in retail meats, and in food animals.

After the detections in China, the NARMS teams began a two-pronged approach to search for evidence of colistin-resistant bacteria caused by mcr-1 in the United States.  First, USDA’s Agricultural Research Service (ARS) scientists took on a proactive study that used a modified technique to look for bacteria with the mcr-1 gene, employing a targeted and extremely sensitive method to examine whole bacterial populations found in intestinal samples from food-producing animals.  In the still-ongoing study, USDA scientists analyzed the samples by first exposing them to colistin at a concentration that would kill sensitive bacteria and allow any bacteria carrying mcr-1 to survive.  Out of 949 animal samples screened so far, one strain of colistin-resistant E. coli was found in a pig intestinal sample. The DNA sequence of this isolate revealed that the strain contained themcr-1 gene on a plasmid.  The scientists also determined that the mcr-1 carrying colistin-resistant E. coli is resistant to other antibiotics including ampicillin, streptomycin, sulfisoxazole, and tetracycline.

Second, HHS’ Centers for Disease Control and Prevention (CDC) and the Food and Drug Administration used whole genome sequencing technology to search for the gene in Salmonella, E. coli and Klebsiella taken from human and retail meat sources. As of April 2016, more than 44,000Salmonella and 9,000 E. coli/Shigella isolates from NARMS as well as the National Center for Biotechnology Information genomic database did not show the presence of the mcr-1 gene.

Although the findings suggest that mcr-1-mediated colistin resistance might be rare, HHS and USDA remind consumers that cooking all meat, poultry and fish to its proper internal temperature kills bacteria, viruses and other foodborne pathogens, whether or not they are antibiotic-resistant.

The NARMS partners will continue to study the newly isolated E. coli strain to better understand themcr-1 gene, as well as continue to analyze the remaining food animal samples for the presence of colistin resistance.  Once USDA’s ARS completes this study, the findings could help determine any additional steps necessary to further understand the mechanisms and dissemination of mcr-1 and associated genes.

Beginning in fall 2016, CDC’s Antibiotic Resistance lab network will provide the infrastructure and lab capacity for seven to eight regional labs, and labs in all states and seven major cities/territories, to detect and respond to resistant organisms recovered from human samples. State labs will be able to detect new forms of antibiotic resistance—including mutations that allow bacteria to survive the effects of the last-resort drugs like colistin—and report these findings to CDC in near real-time.  With this comprehensive lab capacity, state health labs and regional labs that are part of the network will be able to investigate emerging resistance in ways currently unavailable, generating better data for stronger infection control among patients to prevent and combat future resistance threats.

And consistent with the National Action Plan for Combating Antibiotic Resistant Bacteria, CDC, FDA, USDA, DOD and other government agencies will continue efforts to track, slow and respond to the emergence of antibiotic resistance.

The two detections of the mcr-1 gene in the U.S. provide a new clue into the antibiotic resistance landscape, and it also highlights how much we still do not understand. Colistin is rarely used in human medicine compared to other antibiotics.  It is often used to treat multi-drug resistant infections and its use is increasing.  It is not used in animals in this country.  As such, the new detection underscores the urgent need for more research in this area, and that’s why the President’s 2017 budget request also calls for Congress to fund the Agriculture and Food Research Initiative at its full level, allowing our nation’s best and brightest scientists to help the NARMS partners get ahead of the fight to keep antibiotics effective and available. Earlier this month, USDA announced that it is seeking applications for $6 million in research funding to address antibiotic resistance through this program, but currently USDA must leave nine in ten applications for AFRI grants unfunded, keeping meaningful projects off the table.

ITALIANO

Nelle ultime settimane, tre agenzie hanno fatto alcune importanti scoperte per quanto riguarda la resistenza agli antibiotici negli Stati Uniti. 

Queste scoperte sono preoccupanti  perché la colistina viene utilizzato come farmaco per l'ultimo tentativo per il trattamento di pazienti con infezioni multiresistenti. Trovare i batteri colistina-resistenti negli Stati Uniti è importante. Dopo la rivelazione in Cina, gli scienziati di tutto il mondo hanno cominciato a cercare altri batteri che contengono il gene MCR-1, ed i batteri da allora sono stati scoperti in Europa e in Canada. Il gene MCR-1 esiste su un plasmide, un piccolo pezzo di DNA che non è una parte del cromosoma di un batterio. I plasmidi sono in grado di muoversi da un batterio ad un altro, diffondendo a resistenza antibiotica tra specie batteriche.

Il paziente con colistina-resistenti di E. coli è stato trattato in un impianto di trattamento ambulatoriale militare in Pennsylvania. Campioni biologici sono stati inviati al Bethesda Naval Hospital per i test iniziali e poi a MRSN per il sequenziamento genetico per identificare il gene MCR-1.

Una risposta di sanità pubblica coordinata è in corso per cercare di prevenire la sua diffusione.

Ad esempio, per rispondere al ritrovamento DoD di MCR-1 in un caso isolato umano, centri di HHS per il controllo e la prevenzione delle malattie stanno lavorando con DoD, il Dipartimento della Pennsylvania di salute, servizi sanitari locali, e altri per individuare contatti stretti, tra cui la casa e contatti sanitari, del paziente in Pennsylvania per determinare se qualcuno di loro possono essere stati a rischio per la trasmissione dei batteri che contengono il gene MCR-1. 

Allo stesso tempo, il sistema di sorveglianza della resistenza antimicrobica Nazionale (NARMS) sta continuando la sua ricerca di prove di batteri colistina-resistenti negli Stati Uniti. 

Dopo le rilevazioni in Cina, le squadre NARMS hanno iniziato un duplice approccio per la ricerca di prove di batteri colistina-resistenti causati da MCR-1 negli Stati Uniti. In primo luogo, scienziati dell' Agricultural Research Service dell'USDA (ARS)  hanno preso su uno studio propositivo che ha utilizzato una tecnica modificata per cercare i batteri con il MCR-1 gene, impiegando un metodo mirato ed estremamente sensibile per esaminare intere popolazioni batteriche presenti nei campioni intestinali da Food- animali destinati alla produzione. Nello studio ancora in corso, gli scienziati dell'USDA hanno analizzato i campioni in primo luogo esponendoli a colistina ad una concentrazione che uccidere i batteri sensibili e consentire eventuali batteri che trasportano MCR-1 per sopravvivere. Su 949 campioni di animali finora, un ceppo di colistina-resistenti di E. coli è stato trovato in un campione intestinale di maiale. La sequenza di DNA ha rivelato che il ceppo conteneva themcr-1 gene in un plasmide. Gli scienziati hanno anche determinato che il MCR-1 portando colistina-resistenti di E. coli è resistente ad altri antibiotici, tra cui ampicillina, streptomicina, sulfisossazolo, e tetraciclina.

In secondo luogo, HHS 'Centers for Disease Control and Prevention (CDC) e la Food and Drug Administration hanno usato tutta la tecnologia di sequenziamento del genoma per cercare il gene in Salmonella, E. coli e Klebsiella tratto da fonti di carne umana e di vendita al dettaglio. 

Anche se i risultati suggeriscono che i casi di MCR-1-mediata resistenza colistina potrebbero essere rari, HHS e USDA ricordano ai consumatori che cucinare tutta la carne, pollame e pesce alla sua corretta temperatura interna uccide i batteri, virus e altri agenti patogeni di origine alimentare, anche se non sono  resistenti agli antibiotici.

I partner NARMS continueranno a studiare il neo isolato E. coli ceppo per comprendere meglio themcr-1 gene, nonché continuare ad analizzare i campioni rimanenti negli alimenti animali per la presenza della resistenza colistina. Una volta che ARS USDA completa questo studio, i risultati potrebbero aiutare a determinare tutte le misure supplementari necessarie per capire meglio i meccanismi e la diffusione di MCR-1 e geni associati.

A partire dall' autunno 2016, la rete del laboratorio alla resistenza agli antibiotici di CDC fornirà la capacità di infrastruttura e di laboratorio per sette-otto laboratori regionali, e laboratori in tutti gli stati e sette principali città / territori, per rilevare e rispondere agli organismi resistenti recuperati da campioni umani. Laboratori di Stato saranno in grado di rilevare nuove forme di mutazioni di resistenza, tra cui antibiotici che permettono ai batteri di sopravvivere agli effetti dei farmaci di ultima istanza come la colistina-e riferire questi risultati per CDC in tempo quasi reale. Con questa capacità i laboratori regionali che fanno parte della rete saranno in grado di studiare la resistenza che emerge  per il controllo delle infezioni più forti tra i pazienti per prevenire e combattere le minacce di resistenza future.

E in linea con il Piano d'Azione Nazionale per la lotta contro i batteri resistenti agli antibiotici, CDC, FDA, USDA, DOD e altre agenzie governative continueranno gli sforzi per tenere traccia,  e rispondere alla comparsa di resistenza agli antibiotici.

Le due rilevazioni del MCR-1 gene svolte negli Stati Uniti forniscono un nuovo indizio nella  resistenza agli antibiotici, e mette in luce anche quanto ancora non comprendiamo. Colistina è raramente utilizzato in medicina umana rispetto ad altri antibiotici. E' spesso usato per trattare le infezioni multiresistenti e il suo uso è in aumento. Non viene utilizzato in animali in questo paese. Come tale, la nuova rilevazione sottolinea l'urgente necessità di ulteriori ricerche in questo campo, ed è per questo 2017 la richiesta di bilancio del Presidente chiede anche per il Congresso di finanziare l'iniziativa di ricerca dell'agricoltura e dell'alimentazione al suo livello massimo, consentendo  agli scienziati più brillanti di aiutare i partner NARMS per andare avanti nella lotta per mantenere antibiotici efficaci e disponibili. All'inizio di questo mese, l'USDA ha annunciato che è alla ricerca di applicazioni per 6 milioni di $ in finanziamenti per la ricerca per affrontare la resistenza agli antibiotici attraverso questo programma.

Da: 

http://www.hhs.gov/blog/2016/05/26/early-detection-new-antibiotic-resistance.html