DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1596720
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40356662
تاريخ النشر: 2025-04-28
المؤلف: Diana Vallejo-Espín وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحوث حول العدوى الميكروبية والأمراض
نظرة عامة
تسلط هذه الفقرة الضوء على التهديد العالمي المتزايد لمقاومة مضادات الميكروبات (AMR) ونقص طرق المراقبة الحالية، التي تركز بشكل أساسي على العزلات السريرية بينما تتجاهل الخزانات البيئية والحيوانية. على الرغم من أن تسلسل الجيل التالي (NGS)، وخاصة تسلسل الجينوم الكامل (WGS)، قد غير مراقبة AMR، لا تزال هناك فجوات كبيرة في فهم ديناميات AMR عبر نظم بيئية مختلفة.
لمعالجة هذه الفجوات، يدعو المؤلفون إلى إطار جيني متكامل يجمع بين WGS المعتمد على العزلات مع الميتاجينوميات بالأسلوب العشوائي، في إطار استراتيجية صحة واحدة. يهدف هذا النهج الشامل إلى تحسين الكشف، والتتبع، واحتواء محددات المقاومة، مما يعزز الإدارة الاستباقية لمقاومة مضادات الميكروبات. يؤكد المؤلفون على ضرورة التوحيد القياسي العالمي لتقنيات التسلسل، وتوافق عمليات المعلومات الحيوية، وتعزيز التعاون عبر القطاعات لتسهيل التدخلات الفورية ضد تهديدات AMR على مستوى العالم.
مقدمة
تؤكد مقدمة الورقة على التوقع المقلق بأن مقاومة مضادات الميكروبات (AMR) قد تؤدي إلى 10 ملايين وفاة سنويًا بحلول عام 2050، مما يجعلها تهديدًا صحيًا عالميًا كبيرًا في القرن الحادي والعشرين (نغافي وآخرون، 2024). لمكافحة AMR بشكل فعال، من الضروري اتباع نهج متعدد القطاعات، يركز على التطور، والخزانات، وطرق انتقال مسببات الأمراض المقاومة. ومع ذلك، فإن العوامل المعقدة التي تؤدي إلى AMR عبر نظم بيئية مختلفة تعيق الفهم الشامل لدينامياتها.
لقد أحدث تسلسل الجيل التالي (NGS) ثورة في مراقبة الجينوم، حيث يقدم رؤى عميقة حول تطور مقاومة مضادات الميكروبات (هو وآخرون، 2024). على الرغم من هذا التقدم، لا يزال تطبيق NGS محدودًا، بشكل أساسي في البيئات السريرية مثل المستشفيات والمختبرات المرجعية الوطنية، مما يتجاهل الخزانات الأوسع للمقاومة، بما في ذلك الخزانات البيئية والحيوانية الحيوية. يجادل المؤلفون بضرورة إنشاء إطار مراقبة AMR متماسك ضمن سياق صحة واحدة، داعين إلى دمج تسلسل الجينوم الكامل (WGS) للعزلات السريرية مع الميتاجينوميات بالأسلوب العشوائي. يهدف هذا النهج المتكامل إلى تعزيز الجهود عبر القطاعات في تتبع وتخفيف انتشار مقاومة مضادات الميكروبات.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على التأثير التحويلي لتقنيات تسلسل الجيل التالي (NGS)، وخاصة تسلسل الجينوم الكامل (WGS) والميتا جينوميات بالأسلوب العشوائي، على مراقبة مقاومة مضادات الميكروبات (AMR). لقد سهلت هذه التطورات تحديد جينات مقاومة مضادات الميكروبات (ARGs)، والعناصر الجينية المتنقلة (MGEs)، وعوامل الضراوة، مما أدى إلى استبدال الطرق التقليدية التي تتطلب جهدًا كبيرًا. أصبح WGS مركزيًا في مراقبة AMR في البيئات السريرية، مما يمكّن من اكتشاف التفشي وتوصيف السلالات، بينما توسع الميتاجينوميات قدرات المراقبة لتشمل عينات بيئية ومجتمعية معقدة، مما يلتقط ديناميات AMR في البكتيريا التي لم يكن بالإمكان زراعتها سابقًا. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات، بما في ذلك التنفيذ المجزأ لمراقبة الجينوم عبر قطاعات صحة واحدة، وارتفاع تكاليف التسلسل، وعدم التناسق في المنهجيات التي تعيق قابلية المقارنة عبر القطاعات.
لمعالجة هذه التحديات، يدعو المؤلفون إلى إطار منسق عالميًا يحدد بروتوكولات التسلسل، وعمليات المعلومات الحيوية، ومنصات تبادل البيانات. سيساهم ذلك في تعزيز التوافق عبر قطاعات الصحة البشرية والحيوانية والبيئية، خاصة في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط (LMICs) حيث تكون قيود الموارد كبيرة. يتم التأكيد على دمج WGS والميتا جينوميات كأمر ضروري لاستراتيجية شاملة لمراقبة AMR، مما يسمح بتتبع مسببات الأمراض بدقة عالية جنبًا إلى جنب مع تحليل أوسع للمقاومة. من خلال إعطاء الأولوية لهذه التقنيات الجينية وتعزيز الوصول العادل، يمكن للمجتمع العالمي تحسين المراقبة في الوقت الحقيقي وتطوير تدخلات فعالة ضد التهديد المتزايد لمقاومة مضادات الميكروبات.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1596720
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40356662
Publication Date: 2025-04-28
Author(s): Diana Vallejo-Espín et al.
Primary Topic: Microbial infections and disease research
Overview
The section highlights the growing global threat of antimicrobial resistance (AMR) and the inadequacies of current surveillance methods, which primarily focus on clinical isolates while overlooking environmental and animal reservoirs. Although next-generation sequencing (NGS), especially whole-genome sequencing (WGS), has transformed AMR monitoring, there remain significant gaps in understanding AMR dynamics across various ecosystems.
To address these gaps, the authors advocate for an integrated genomic framework that combines isolate-based WGS with shotgun metagenomics, framed within a One Health strategy. This comprehensive approach aims to improve the detection, tracking, and containment of resistance determinants, promoting proactive management of AMR. The authors emphasize the necessity for global standardization of sequencing techniques, alignment of bioinformatics processes, and enhanced collaboration across sectors to facilitate timely interventions against AMR threats globally.
Introduction
The introduction of the paper emphasizes the alarming projection that antimicrobial resistance (AMR) could lead to 10 million deaths annually by 2050, marking it as a significant global health threat of the 21st century (Naghavi et al., 2024). To effectively combat AMR, a multisectoral approach is essential, focusing on the evolution, reservoirs, and transmission pathways of resistant pathogens. However, the complex drivers of AMR across different ecosystems hinder a comprehensive understanding of its dynamics.
Next-generation sequencing (NGS) has revolutionized genomic surveillance, offering deep insights into the evolution of antimicrobial resistance (Hu et al., 2024). Despite this advancement, the application of NGS remains limited, primarily to clinical settings such as hospitals and national reference laboratories, which neglects the broader resistome, including vital environmental and animal reservoirs. The authors argue for the establishment of a cohesive AMR surveillance framework within a One Health context, advocating for the integration of whole-genome sequencing (WGS) of clinical isolates with shotgun metagenomics. This integrated approach aims to enhance cross-sectoral efforts in tracking and mitigating the spread of antimicrobial resistance.
Discussion
The discussion highlights the transformative impact of next-generation sequencing (NGS) technologies, particularly whole-genome sequencing (WGS) and shotgun metagenomics, on antimicrobial resistance (AMR) surveillance. These advancements have streamlined the identification of antimicrobial resistance genes (ARGs), mobile genetic elements (MGEs), and virulence factors, replacing traditional, labor-intensive methods. WGS has become central to AMR monitoring in clinical settings, enabling outbreak detection and strain characterization, while metagenomics extends surveillance capabilities to complex environmental and community samples, capturing AMR dynamics in previously unculturable bacteria. However, challenges remain, including the fragmented implementation of genomic surveillance across One Health sectors, high sequencing costs, and inconsistencies in methodologies that hinder cross-sector comparability.
To address these challenges, the authors advocate for a globally coordinated framework that standardizes sequencing protocols, bioinformatics pipelines, and data-sharing platforms. This would enhance interoperability across human, animal, and environmental health sectors, particularly in low- and middle-income countries (LMICs) where resource constraints are significant. The integration of WGS and metagenomics is emphasized as essential for a comprehensive AMR surveillance strategy, allowing for high-resolution pathogen tracking alongside broader resistome analysis. By prioritizing these genomic technologies and fostering equitable access, the global community can improve real-time monitoring and develop effective interventions against the escalating threat of AMR.