Comparison of Multilocus Sequence Typing Change Patterns of Vancomycin-Resistant Enterococcus faecium from 2015 to 2017

Abstract

BACKGROUND: Multilocus sequence typing (MLST) is useful in determining the long-term evolutionary process and minimizes differences in experimental results across individuals and laboratories. It is also useful in determining evolutionary origins and backgrounds of bacterial species. This study carries out MLST analysis on VanA-type vancomycin-resistant Enterococcus faecium isolated from patient specimens in a single university hospital over nine years in order to observe changes in genetic evolution over time. METHODS: During the years from 2007 to 2015, 44 clinical isolates of vanA-containing E. faecium were collected from Ajou University Hospital in Korea. Species were identified by the VitekII system (bio-Merieux, USA), and antibiotic susceptibility testing was performed by disk diffusion and E-test according to Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) guidelines. To determine genetic relatedness, matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF M/S) was employed. To characterize clonal diversity, MLST analysis was used. RESULTS: All isolates were highly resistant to ampicillin, ciprofloxacin, and vancomycin but showed variable levels of resistance to teicoplanin. The 44 clinical isolates were genetically unrelated according to MALDI-TOF M/S analysis. MLST showed that the clinical isolates harbored 6 sequence types (ST), with ST17 (n=19) being the most common, followed by ST78 (n=13), ST192 (n=6), ST64 (n=4), ST262 (n=1), and ST414 (n=1). CONCLUSION: The MLST analysis showed that the sequence types of most isolates belonged to clonal complex 17 This is consistent with outbreaks in hospitals. We had single observations for ST262 and ST414, suggesting that they were random occurrences. MLST can be useful for speculating the genetic evolution of VanA-containing E. faecium isolates.

배경: Multilocus sequence typing (MLST) 분석은 유전자의 장기적 역학 변동을 반영하고 실험자와 실험실 간의 오차 없이 동일 균종들의 역학적 기원 및 진화적 배경들을 추정할 수 있는 방법이다. 이에 본 연구는 국내 일개 대학병원에서 9년 간 분리된 VanA형 반코마이신 내성 Enterococcus faecium을 대상으로 MLST 분석을 시행하여 기간에 따른 유전자 변이를 알아보고자 하였다. 방법: 2007년부터 2015년까지 아주대학교병원에서 수집된 vanA 유전자를 지닌 E. faecium 44주를 대상으로 하였다. 수집된 균주는 VitekII system (bioMerieux, USA)을 이용하여 동정하였고, CLSI 기준에 따라 디스크확산법과 E-test 방법으로 항균제 감수성 검사를 실시하였다. Matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF M/S) 분석법과 MLST 분석을 이용하여 이들 균주의 유전적 연관성과 시간에 따른 진화에 대한 분석을 실시하였다. 결과: 모든 균주는 ampicillin, ciprofloxacin과 반코마이신에 대해 고도내성을 보였고, teicoplanin에 대해서는 내성, 중등도 내성 및 감수성 등 다양한 내성양상을 보였다. MALDI-TOF M/S를 이용한 44균주의 유전적 형별분석 결과에서는 유전적 다양성을 보여 균주 간 연관성은 없는 것으로 나타났다. MLST 분석상 6개의 sequence type (ST)을 보였다. ST17형이 19주로 가장 많았고 ST78형 13주, ST192형 6주, ST64형 4주, ST262형과 ST414형이 각각 1주였다. 결론: MLST 분석에서 모든 균주는 clonal complex 17에 속하였다. 이는 대형 병원 유행에서 흔히 관찰되는 결과이다. 본 연구에서 각각 1주씩 분리된 ST292형과 ST414형은 산발적 발생임을 알 수 있었다. MLST 분석은 VanA형 VRE의 유전자의 진화 양상을 추정할 수 있는 효과적인 방법이라 사료된다.