Análisis genómico de la resistencia antibiótica y su concordancia genotipo/fenotipo en aislados de Helicobacter pylori

Abstract

La rápida aparición y propagación de cepas de Helicobacter pylori resistentes ha disminuido la eficacia de la terapia, destacando la necesidad de tratamientos guiados por pruebas de susceptibilidad antibiótica. Sin embargo, las pruebas actuales basadas en cultivos son lentas, costosas y técnicamente desafiantes. Para superar estos obstáculos, se han desarrollado métodos basados en PCR para identificar mutaciones asociadas a la resistencia a claritromicina y levofloxacino, aunque no explican completamente la resistencia a amoxicilina y metronidazol, resultando en baja concordancia con los perfiles fenotípicos. Los métodos basados en la secuenciación del genoma completo (WGS) han demostrado ser eficaces para detectar factores genéticos complejos responsables de la resistencia antimicrobiana en H. pylori. Este proyecto demostró que la WGS puede describir los múltiples mecanismos de resistencia en aislados de H. pylori aisladas de pacientes dispépticos del Hospital y Clínica Cayetano Heredia, estableciendo su concordancia con la susceptibilidad fenotípica para los fármacos de referencia. La resistencia a los fármacos de primera línea fue multifactorial, con cada mutación contribuyendo significativamente en conjunto con otras. Las mutaciones en las posiciones 2142 y 2143 del ARNr 23S fueron marcadores robustos de resistencia a claritromicina, con un índice Kappa de 0.714. La combinación de mutaciones en los genes gyrA y gyrB mejoró la precisión diagnóstica de la resistencia a levofloxacino, con un índice Kappa de 0.598. Para la resistencia a amoxicilina, la combinación de mutaciones en los dominios PBP1A permitió una predicción moderada, con un coeficiente Kappa de 0.281. Las mutaciones en el gen rdxA, que afectan la unión a FMN y la dimerización, junto con los codones de terminación prematura, son factores principales de resistencia al metronidazol (Kappa = 0.44). No se encontraron mutaciones en las posiciones 926-928 del ARNr 16S, sugiriendo mecanismos alternativos en cepas resistentes a tetraciclina.

The rapid emergence and spread of resistant Helicobacter pylori strains have reduced the efficacy of therapy, highlighting the need for treatments guided by antibiotic susceptibility testing. However, current culture-based testing methods are slow, costly, and technically challenging. To overcome these obstacles, PCR-based methods have been developed to identify mutations associated with resistance to clarithromycin and levofloxacin, though they do not fully explain resistance to amoxicillin and metronidazole, resulting in low concordance with phenotypic profiles. Whole-genome sequencing (WGS) methods have proven effective in detecting complex genetic factors responsible for antimicrobial resistance in H. pylori. This project demonstrated that WGS can describe multiple resistance mechanisms in H. pylori strains isolated from dyspeptic patients at Hospital y Clínica Cayetano Heredia, establishing their concordance with phenotypic susceptibility for reference drugs. First-line drug resistance was multifactorial, with each mutation contributing significantly in combination with others. Mutations at positions 2142 and 2143 of the 23S rRNA were robust markers of clarithromycin resistance, with a Kappa index of 0.714. The combination of mutations in the gyrA and gyrB genes improved the diagnostic accuracy for levofloxacin resistance, with a Kappa index of 0.598. For amoxicillin resistance, the combination of mutations in the PBP1A domains allowed for moderate prediction, with a Kappa coefficient of 0.281. Mutations in the rdxA gene, affecting FMN binding and dimerization, along with premature stop codons, are major factors in metronidazole resistance (Kappa = 0.44). No mutations were found at positions 926-928 of the 16S rRNA, suggesting alternative mechanisms in tetracycline-resistant strains.