จากการศึกษาในโรงพยาบาล 4 แห่งภายใต้ Imperial College Healthcare NHS Trust พบว่าเกณฑ์การตรวจจับกลุ่มผู้ป่วยสะสมแบบดั้งเดิมสามารถตรวจพบการจับคู่ผู้ป่วยที่มีความเชื่อมโยงกันทางพันธุกรรมได้เพียงประมาณ 1 ใน 5 คู่เท่านั้น และยิ่งไปกว่านั้น 2 ใน 3 ของกลุ่มผู้ป่วยสะสมที่ตรวจพบนั้นกลับไม่มีความเชื่อมโยงกันทางพันธุกรรมเลย ซึ่งหมายความว่าทีมควบคุมและป้องกันการติดเชื้อ (IPC) อาจกำลังพลาดการแพร่กระจายเชื้อที่เกิดขึ้นจริง ในขณะที่เสียเวลาไปกับการไล่ตามความเชื่อมโยงที่ไม่ได้มีอยู่จริง
Rodgus และคณะ
กลุ่มแบคทีเรีย Enterobacterales ที่ดื้อต่อยาคาร์บาพีเนม หรือ CRE คือกลุ่มของแบคทีเรียที่เกิดการดื้อต่อยาคาร์บาพีเนม ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะที่มักจะถูกสำรองไว้สำหรับใช้รักษาการติดเชื้อรุนแรงเมื่อการรักษาด้วยวิธีอื่นล้มเหลว องค์การอนามัยโลกได้จัดให้ CRE อยู่ในกลุ่มเชื้อก่อโรคดื้อยาปฏิชีวนะที่มีความสำคัญเร่งด่วนในระดับวิกฤต รายชื่อเชื้อแบคทีเรียก่อโรคที่ต้องให้ความสำคัญเร่งด่วนโดย WHO ปี 2024 →
การติดตามการแพร่ระบาดของ CRE นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย คำจำกัดความของการระบาดเป็นกลุ่มก้อนของการติดเชื้อในรูปแบบมาตรฐานโดยทั่วไปจะมองหารายกรณีที่เกี่ยวข้องกับแบคทีเรียชนิดเดียวกัน ในหอผู้ป่วยเดียวกัน และภายในระยะเวลาสั้นๆ คำจำกัดความเหล่านี้สามารถนำไปปฏิบัติจริงได้ แต่ตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ว่าการแพร่เชื้อจะเกิดขึ้นระหว่างแบคทีเรียที่คล้ายคลึงกันซึ่งตรวจพบในเวลาและสถานที่ที่ใกล้เคียงกัน
การศึกษาทางจีโนมครั้งใหญ่สองโครงการชี้ให้เห็นว่า ภาพรวมการแพร่เชื้อในความเป็นจริงนั้นมีความซับซ้อนมากกว่านั้น
การศึกษาย้อนหลังเมื่อเร็วๆ นี้ในโรงพยาบาลสี่แห่งของ Imperial College Healthcare NHS Trust พบว่าเกณฑ์การระบาดเป็นกลุ่มก้อนแบบมาตรฐานนั้นพลาดการเชื่อมโยงส่วนใหญ่ที่ได้รับการสนับสนุนทางจีโนมไป การเฝ้าระวังที่ขับเคลื่อนด้วย WGS ช่วยปรับปรุงการตรวจจับเหตุการณ์การแพร่เชื้อภายในเครือโรงพยาบาลระดับตติยภูมิขนาดใหญ่ในลอนดอน →
การศึกษาระดับชาติในโรงพยาบาลรัฐของสิงคโปร์ที่เป็นแบบสหสาขาวิชาชีพทั้งหกแห่งได้ข้อสรุปที่คล้ายคลึงกัน: CPE สามารถแพร่กระจายผ่านสายพันธุ์แบคทีเรีย ผ่านพลาสมิดดื้อยาที่เคลื่อนที่ได้ และข้ามหอผู้ป่วย ข้ามชนิดพันธุ์ และข้ามโรงพยาบาล การถอดรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนมเผยให้เห็นการแพร่เชื้อที่ซ่อนอยู่ของ Enterobacterales ที่สร้างเอนไซม์คาร์บาพีเนเมส →
พันธุศาสตร์สร้างประโยชน์เพิ่มเติมอย่างไรบ้าง?
จีโนมิกส์ (Genomics) หมายถึงการวิเคราะห์ดีเอ็นเอ (DNA) ของสิ่งมีชีวิต สำหรับการสืบสวนการระบาดในโรงพยาบาล การถอดรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนมช่วยให้ทีมงานสามารถเปรียบเทียบเชื้อแบคทีเรียที่แยกได้ในระดับที่ละเอียดกว่าการระบุแค่ชื่อสายพันธุ์หรือผลการดื้อยาปฏิชีวนะเพียงอย่างเดียว
ผู้ป่วยสองรายอาจเป็นพาหะของเชื้อ CRE เหมือนกัน แต่จีโนมิกส์อาจแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ของแบคทีเรียนั้นไม่มีความเกี่ยวข้องกัน ในทางกลับกัน ผู้ป่วยสองรายที่ไม่มีประวัติการอยู่หอผู้ป่วยเดียวกันอย่างชัดเจน (หรือแม้กระทั่งติดเชื้อแบคทีเรียคนละชนิดกัน) อาจเป็นพาหะของชิ้นส่วนพันธุกรรมดื้อยาที่มีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด
จีโนมิกส์ไม่ได้พิสูจน์โดยอัตโนมัติว่าผู้ป่วยรายหนึ่งแพร่เชื้อให้อีกรายหนึ่ง แต่เป็นการให้ข้อมูลหลักฐานอีกชั้นหนึ่งเพื่อช่วยในการตัดสินใจว่ากรณีเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะอยู่ในเครือข่ายการแพร่กระจายเชื้อเดียวกันหรือไม่
ข้อจำกัดของการกำหนดคลัสเตอร์มาตรฐาน
คำจำกัดความแบบดั้งเดิมที่ประเมินในการศึกษาซึ่งนำโดยอิมพีเรียล คอลเลจ ลอนดอน (Imperial College London) ได้มองหาเคสที่เกี่ยวข้องกับแบคทีเรียชนิดเดียวกัน ในหอผู้ป่วยเดียวกัน โดยเก็บตัวอย่างภายในเจ็ดวัน และมีอย่างน้อยหนึ่งเคสที่ติดเชื้อหลังเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล
นั่นเป็นวิธีที่สมเหตุสมผลในการระบุกลุ่มเคสที่อาจเกิดขึ้นโดยใช้ข้อมูลที่มีอยู่ตามปกติ แต่วิธีนี้วัดความใกล้ชิดทางเวลาและสถานที่ มากกว่าความเกี่ยวข้องกันทางชีววิทยา
จากชุดข้อมูลทั้งสองชุดในการศึกษา เกณฑ์แบบดั้งเดิมระบุผู้ป่วยคู่ที่มีความเชื่อมโยงกันทางจีโนมิกได้เพียง 24 คู่จาก 117 คู่ ซึ่งคิดเป็นความไวเพียง 20.5%
ปัญหานี้ยังเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามด้วยเช่นกัน จากผู้ป่วย 72 คู่ที่ถูกตรวจพบโดยเกณฑ์แบบดั้งเดิม มีเพียง 24 คู่เท่านั้นที่ได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์ทางจีโนมิก
เมื่อนำมารวมกัน ผลการวิจัยนี้เผยให้เห็นช่องว่างที่น่ากังวล นั่นคือ ทีมป้องกันและควบคุมการติดเชื้อ (IPC) อาจกำลังพลาดเครือข่ายการแพร่เชื้อที่สำคัญ ในขณะที่ต้องเสียเวลาอันมีค่าไปกับการตรวจสอบกลุ่มเคสที่ดูเหมือนจะเชื่อมโยงกัน แต่อาจไม่ได้เป็นตัวแทนของการแพร่กระจายของแบคทีเรียสายพันธุ์เดียวกันหรือองค์ประกอบดื้อยาเดียวกัน
จุดบอดที่หนึ่ง: การแพร่สัญญาณต้องใช้เวลากว่าจะปรากฏ
เครือข่ายการแพร่เชื้อไม่จำเป็นต้องปรากฏให้เห็นภายในเจ็ดวันเสมอไป
ในบรรดาคู่ที่เป็นสายพันธุ์เดียวกันและอยู่ในหอผู้ป่วยเดียวกันซึ่งไม่พบตามคำจำกัดความแบบเดิม ค่าเฉลี่ยระยะเวลาที่ห่างกันระหว่างการเก็บตัวอย่างคือ 25 วันในชุดข้อมูลหนึ่ง และ 47 วันในอีกชุดข้อมูลหนึ่ง
ดังนั้น กรอบเวลาที่กำหนดไว้คงที่อาจปิดลงก่อนที่รูปแบบในวงกว้างจะปรากฏให้เห็น ผู้ป่วยอาจอยู่ในเครือข่ายการแพร่เชื้อเดียวกัน แต่ไม่เคยตรงตามคำจำกัดความในการดำเนินงานที่จำเป็นสำหรับการเริ่มการสอบสวนโรค
จุดอับสายตาที่สอง: การแพร่กระจายเชื้อข้ามเขตแนวของโรงพยาบาล
พบสิ่งส่งตรวจที่มีความสัมพันธ์กันทางจีโนมในผู้ป่วยที่ได้รับการดูแลในหอผู้ป่วยที่แตกต่างกัน และในบางกรณี พบในอาคารโรงพยาบาลที่ต่างกันด้วย
ผู้ป่วยอาจมีความเชื่อมโยงกันผ่านการส่งตัว พื้นที่วินิจฉัยโรค ขั้นตอนการรักษา อุปกรณ์ บุคลากรทางการแพทย์ หรือแหล่งสะสมเชื้อในสิ่งแวดล้อม โดยไม่จำเป็นต้องปรากฏตัวในหอผู้ป่วยเดียวกันในเวลาเดียวกัน
การแพร่กระจายของเชื้อจะเป็นไปตามเส้นทางการเดินทางของผู้ป่วยและระบบนิเวศของโรงพยาบาล ซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็นไปตามขอบเขตการบริหารจัดการที่ใช้ในการจัดระบบเฝ้าระวังเสมอไป
หลักฐานในวงกว้างจากสิงคโปร์
ผลการศึกษาขนาดใหญ่ในสิงคโปร์แสดงให้เห็นว่าเหตุใดความแตกต่างนี้จึงมีความสำคัญมากกว่าแค่ในกลุ่มโรงพยาบาลเดียว การถอดรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนมเผยให้เห็นการแพร่ระบาดที่ซ่อนอยู่ของเชื้อ Enterobacterales ที่สร้างเอนไซม์คาร์บาพีเนเมส →
นักวิจัยได้วิเคราะห์เชื้อ CPE ที่แยกได้จำนวน 1,215 สายพันธุ์จากผู้ป่วยที่ติดเชื้อ 779 ราย ตลอดระยะเวลา 4.7 ปี ในกลุ่มผู้ป่วยเหล่านั้น 42% มีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์การศึกษาสำหรับการแพร่เชื้อทางโคลนอลที่น่าจะเป็น และ 44.8% สำหรับการแพร่เชื้อที่มีพลาสมิดเป็นสื่อกลางที่น่าจะเป็น
กลุ่มการแพร่เชื้อที่มีพลาสมิดเป็นสื่อกลางจำนวน 14 กลุ่มจาก 16 กลุ่ม เกี่ยวข้องกับแบคทีเรียมากกว่าหนึ่งสปีชีส์ และอีก 14 กลุ่มยังแพร่กระจายไปยังโรงพยาบาลมากกว่าหนึ่งแห่งอีกด้วย
การศึกษาพบว่าการแพร่เชื้อทางโคลนอลโดยตรงที่เชื่อมโยงกับหอผู้ป่วยลดลงหลังจากมาตรการป้องกันการติดเชื้อได้รับการปรับปรุงให้เข้มงวดขึ้น แต่การแพร่เชื้อที่มีพลาสมิดเป็นสื่อกลางไม่ได้ลดลงในลักษณะเดียวกัน
ผู้เขียนสรุปว่าการแพร่เชื้อที่มีพลาสมิดเป็นสื่อกลางมีสัดส่วนประมาณครึ่งหนึ่งของการแพร่กระจายเชื้อ CPE และแหล่งสะสมเชื้อที่ยังคงอยู่และตรวจไม่พบยังคงหลบเลี่ยงมาตรการป้องกันการติดเชื้อแบบดั้งเดิมอย่างต่อเนื่อง
นัยสำคัญไม่ได้หมายความว่ามาตรการ IPC ที่มีอยู่นั้นไม่ได้ผล แต่หมายความว่ามาตรการที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันการแพร่เชื้อโดยตรงจากพาหะที่ทราบเป็นหลักนั้น อาจตอบโจทย์เพียงแค่ส่วนเดียวของระบบการแพร่เชื้อทั้งหมด
การเชื่อมโยงข้อตกลงและการยกเว้นข้อตกลง
คุณค่าในการปฏิบัติงานของจีโนมิกส์นั้นมีประโยชน์ในทั้งสองทิศทาง
การระบุว่ามีความเชื่อมโยงกัน มีความสำคัญเมื่อเคสที่เกี่ยวข้องกันนั้นเกิดขึ้นนอกช่วงเวลามาตรฐาน เกิดขึ้นในสถานที่ต่างกัน หรือเกี่ยวข้องกับสปีชีส์ที่ต่างกันซึ่งมีพลาสมิดดื้อยาที่เกี่ยวข้องกัน หากไม่มีหลักฐานทางจีโนมิกส์ เคสเหล่านี้อาจไม่เคยกระตุ้นให้เกิดการสืบสวนในวงกว้างขึ้นเลย
การตัดประเด็นความเชื่อมโยงออก มีความสำคัญเนื่องจากผู้ป่วยที่ติดเชื้อสปีชีส์ดื้อยาชนิดเดียวกัน ในหอผู้ป่วยเดียวกัน และในเวลาใกล้เคียงกัน ไม่จำเป็นต้องเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่การแพร่เชื้อเดียวกันเสมอไป
การสืบสวนกลุ่มการระบาดที่ต้องสงสัยอาจจำเป็นต้องมีการทบทวนการเคลื่อนย้ายของผู้ป่วย การติดตามผู้สัมผัส การคัดกรองในวงกว้างขึ้น การเก็บตัวอย่างจากสิ่งแวดล้อม และมาตรการควบคุมเพิ่มเติม จีโนมิกส์อาจช่วยให้ทีมงานมุ่งเน้นความพยายามไปยังจุดที่หลักฐานทางชีววิทยาสนับสนุนว่ามีความเชื่อมโยงกัน
หลักฐานทางเศรษฐศาสตร์ยังคงอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา การทบทวนวรรณกรรมอย่างเป็นระบบของการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์เก้าฉบับพบว่า ทั้งหมดสนับสนุนการถอดรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนมเพื่อเป็นเครื่องมือในการเฝ้าระวัง แต่ก็เน้นย้ำถึงความแตกต่างอย่างมากระหว่างการศึกษาต่าง ๆ และความต้องการข้อมูลประสิทธิภาพในการใช้งานจริงเพิ่มเติม การทบทวนวรรณกรรมอย่างเป็นระบบของการประเมินทางเศรษฐศาสตร์ของการถอดรหัสพันธุกรรมทั้งจีโนมเพื่อการเฝ้าระวังเชื้อก่อโรคกลุ่มแบคทีเรีย →
สิ่งที่จีโนมิกส์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถบอกเราได้
ความเกี่ยวข้องกันทางจีโนมไม่ได้เป็นข้อพิสูจน์ถึงการแพร่เชื้อโดยตรงจากผู้ป่วยสู่ผู้ป่วย
เชื้อที่แยกได้ที่มีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิดอาจเชื่อมโยงกันผ่านทางผู้ป่วยที่ไม่ได้รับการสุ่มตัวอย่าง สิ่งแวดล้อมในสถานพยาบาล อุปกรณ์ หรือแหล่งรังโรคอื่น ๆ จีโนมิกส์สามารถแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียหรือพลาสมิดของพวกมันมีความเกี่ยวข้องกัน แต่ไม่สามารถสร้างกระบวนการในทุกขั้นตอนของเส้นทางการแพร่เชื้อขึ้นมาใหม่ได้หากปราศจากบริบททางระบาดวิทยา
การวิเคราะห์ของอิมพีเรียลยังเป็นการศึกษาย้อนหลังด้วย โดยไม่ได้ทดสอบว่าผลลัพธ์ทางจีโนมจะสามารถสร้าง แปลผล และส่งมอบได้รวดเร็วเพียงพอที่จะเปลี่ยนแปลงการตัดสินใจด้าน IPC สด ๆ ในขณะนั้นได้หรือไม่
นั่นคือคำถามในทางปฏิบัติข้อถัดไป
โครงการแบบศึกษาไปข้างหน้าแสดงให้เห็นว่า การหาลำดับเบสทั้งจีโนมเป็นประจำสามารถนำมาใช้ในห้องปฏิบัติการทางคลินิก และใช้เพื่อระบุกลุ่มการระบาดรวมถึงสนับสนุนการแทรกแซงทางด้าน IPC ที่ตรงเป้าหมายได้ การนำการหาลำดับเบสทั้งจีโนมเป็นประจำไปใช้ทางคลินิกเพื่อควบคุมการติดเชื้อในโรงพยาบาลจากเชื้อก่อโรคที่ดื้อต่อยาหลายชนิด →
ความท้าทายคือการเปลี่ยนการหาลำดับเบสให้เป็นข้อมูลที่ส่งถึงทีม IPC ในเวลาที่เหมาะสม ในรูปแบบที่พวกเขาสามารถแปลความหมายและนำไปปฏิบัติได้
มุมมองที่ชัดเจนยิ่งขึ้นของระบบส่งกำลัง
คำจำกัดความมาตรฐานของกลุ่มการระบาด (Infection-cluster) จะพิจารณาว่าผู้ป่วยเกิดขึ้นใกล้ชิดกันหรือไม่
ส่วนพันธุศาสตร์จีโนม (Genomics) จะถามว่าแบคทีเรีย หรือองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่ต้านทานและเคลื่อนย้ายได้ซึ่งแบคทีเรียนั้นพามา มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันหรือไม่
การพิจารณาเพียงอย่างใดอย่างหนึ่งไม่เพียงพอ
ข้อมูลทางระบาดวิทยาให้บริบทว่า ผู้ป่วยอยู่ที่ไหน เมื่อใด และพวกเขาอาจเชื่อมโยงกันอย่างไร ในขณะที่พันธุศาสตร์จีโนมจะให้หลักฐานว่าแบคทีเรียหรือพลาสมิดสนับสนุนข้อสงสัยในความเชื่อมโยงดังกล่าวหรือไม่
เมื่อใช้ร่วมกัน ข้อมูลเหล่านี้สามารถเผยให้เห็นความเชื่อมโยงที่อาจซ่อนอยู่ ตัดกรณีผู้ป่วยที่ไม่เกี่ยวข้องออกจากกลุ่มระบาดเดียวกัน และแยกแยะความแตกต่างระหว่างการแพร่กระจายของโคลนแบคทีเรียกับการเคลื่อนย้ายของยีนดื้อยาในหมู่แบคทีเรียต่างชนิดกัน
นี่คือเหตุผลในการนำพันธุศาสตร์จีโนมมาร่วมใช้ในการสืบสวนการแพร่เชื้อในโรงพยาบาล ซึ่งไม่ใช่เพื่อมาแทนที่ความเชี่ยวชาญด้านการควบคุมและป้องกันการติดเชื้อ (IPC) แต่เป็นวิธีที่ช่วยให้เห็นเครือข่ายการแพร่เชื้อได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
ในเนื้อหาส่วนที่เหลือของบทความชุดนี้ เราจะมาเจาะลึกเกี่ยวกับการแพร่กระจายผ่านพลาสมิด วิธีการเปลี่ยนข้อมูลการถอดรหัสพันธุกรรมดิบให้กลายเป็นข้อมูลที่นำไปใช้งานได้จริง พันธุศาสตร์จีโนมมีความคุ้มค่ากับต้นทุนในการดำเนินงานหรือไม่ และสิ่งที่จำเป็นต้องมีสำหรับการนำไปปฏิบัติจริงในงานประจำวัน
————————————————————————————————————————
งานวิจัยของอิมพีเรียล (Imperial) ที่กล่าวถึงในบทความนี้ ปัจจุบันเผยแพร่ในรูปแบบเอกสารวิชาการก่อนตีพิมพ์ (Preprint) และยังไม่ผ่านการพิจารณาตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ (Peer review)
