Hastane kaynaklı kan dolaşım enfeksiyon etkeni klebsiella pneumoniae virülans genlerinin tüm genom dizileme yöntemi ile değerlendirilmesi
Evaluation of virulence genes of klebsiella pneumoniae causing hospital-acquired bloodstream infection by whole genome sequencing method
Yazar: ŞEYDA ŞİLAN OKALİN YAMAÇ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM MEHMET ALİ ÖKTEM
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıkları = Clinical Microbiology and Infectious Diseases

Özet:
Hastane kaynaklı kan dolaşım enfeksiyonuna neden olan Klebsiella
pneumoniae, hipervirülan/hipermukoviskoz K. pneumoniae ve klasik K. pneumoniae
olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı hastane kaynaklı kan
dolaşım enfeksiyonuna neden olan hipermukoviskoz K. pneumoniae izolatlarının tüm
genom dizisinin belirlenmesi, virülans ve direnç genlerinin saptanması, kullanılan
veri tabanı performansının karşılaştırılmasıdır.
Ocak 2018-Aralık 2020 tarihleri arasında Dokuz Eylül Üniversitesi
Uygulama ve Araştırma Hastanesi Merkez Laboratuvarı'na gelen ve kan
kültürlerinden izole edilen K. pneumoniae izolatları çalışmaya dahil edildi.
Hipermukoviskoz fenotipi belirlemek üzere string testi yapıldı. Antimikrobiyal
direnç profili disk difüzyon yöntemi ile belirlendi. Hipermukoviskoz K. pneumoniae
izolatlarındaki karbapenem direnç genleri ve rmpA/rmpA2 virülans genleri PCR
yöntemi ile araştırıldı. Hipermukoviskoz K. pneumoniae izolatları arasındaki klonal
yakınlığı belirlemek üzere PFGE yapıldı ve birbirinden farklı kökene ait beş izolatın
Oxford Nanopore (MinION) platformu ile tüm genom dizisi belirlendi. İzolatlara ait
kapsül tipi, O antijen tipi, sekans tipi, plazmid tipleri, virülans ve direnç genleri
çeşitli veri tabanları ile analiz edildi.
Kan kültürlerinden toplam 244 K. pneumoniae izole edildi. String testi
sonucunda on izolat hipermukoviskoz olarak tanımlandı. Yapılan PCR'da
hipermukoviskoz K. pneumoniae izolatların birinde OXA-48 karbapenemaz geni,
ikisinde rmpA/rmpA2 genleri tanımlandı. Farklı klonlara ait ve tüm genom dizisi
belirlenen beş izolatta farklı kapsül tipi ve sekans tipi belirlendi. İzolatların beşinde
O2a antijen tipi belirlendi. Her beş izolatta blaSHV tipi, oqxB, oqxA ve fosA direnç
genleri ve fimH, mrkD, iutA, iroN, entB virülans genleri saptandı. Çalışma
izolatlarımızda IncFIB(K)pCAV1099-14, Col(pHAD28), ColⅠ440Ⅰ, IncFIA
(HI1)/IncR, IncFIB(pNDM_Mar)-IncHI1(pNDM_MAR), IncL, IncFIB(K)-
IncHI1(K), IncFIB(pNDM_Mar)-IncHI1(pNDM_MAR)- IncR, IncFIB(K), IncR gibi
plazmidler belirlendi. Bazı plazmidler üzerinde çeşitli direnç ve virülans genleri
saptandı.
Plazmidler aracılığıyla direnç ve virülans genleri yayılmakta, her geçen gün
dirençli hipermuviskoz K. pneumoniae sayısı artmaktadır. Dirençli hipermukoviskoz
ix
K. pneumoniae ile ilişkili enfeksiyonlar yüksek mortaliteye neden olmaktadır. Bu
nedenle dirençli ve virülansı yüksek bu izolatların rutin laboratuvar çalışmalarında
takibi önem taşımaktadır. Bu çalışmada kullanılan veri tabanı sonuçları arasında bazı
farklılıklar gözlenmiştir. Farklı veri tabanları kullanılarak yapılacak daha ileri
çalışmaların ve güncellemelerin veri tabanları arasındaki uyumu arttıracağı
düşünülmektedir.
Anahtar sözcükler: Hipermukoviskoz K. pneumoniae, Oxford Nanopore, Tüm
genom dizileme, Virülans ve direnç genleri

Abstract:
Klebsiella pneumoniae, which causes hospital-acquired bloodstream
infection, is divided into two named hypervirulence/hypermucoviscous K.
pneumoniae and classical K. pneumoniae. The aim of this study is to detect whole
genome sequencing of hypermucoviscous K. pneumoniae that induces healthcareassociated bloodstream infection, identify virulence and resistance genes using
various databases, and compare these databases performance.
The K. pneumoniae isolates that were brought to the Dokuz Eylül University
Application Research Hospital Center Laboratory and were isolated from blood
cultures were included in this study between January 2018 and December 2020. The
disc diffusion method was used to characterize the antimicrobial resistance profile,
and the string test was used to assess the hypermucoviscous phenotype. Carbapenem
resistance genes and rmpA/rmpA2 virulence genes were detected using the PCR
method. To ascertain clonal relatedness among hypermucoviscous K. pneumoniae
isolates, PFGE was used. The Oxford Nanopore MinION technology determined the
whole genome sequencing of five hypermucoviscous K. pneumoniae isolates with
different clones. Using the various databases capsule types, O antigen types,
sequence types, plasmid types, virulence, and resistance genes were examined.
A total of 244 K. pneumoniae isolates were included in the study. Ten isolates
were found to be hypermucoviscous. In the PCR analysis was revealed blaOXA-48 in
one of the hypermucoviscous K. pneumoniae isolates and rmpA/rmpA2 genes in two
of them. Whole genome sequence of five hypermucoviscous K. pneumoniae isolates
with different clones was obtained. blaSHV types, oqxB, oqxA, and fosA resistance
genes, and fimH, mrkD, iutA, iroN,and entB virulence genes were optained in all five
isolates. Various plasmid were identified including IncFIB(K)pCAV1099-14,
Col(pHAD28), IncFIA(HI1)-IncR, ColⅠ440Ⅰ, IncFIB(pNDM_Mar)-
IncHI1(pNDM_MAR), IncL, IncFIB(K)-IncHI1(K), IncFIB(K), IncR,
IncFIB(pNDM_Mar)-IncHI1(pNDM_MAR)-IncR, repB. Various virulence and
resistance genes were found on some plasmids.
Transmission of resistance and virulence genes occurs through plasmids. The
number of resistant hypermucoviscous K. pneumoniae isolates is rising daily.
Infections associated with resistant hypermucoviscosis K. pneumoniae cause high
xi
mortality. Therefore, it is important to follow up resistant and high virulence of these
isolates in routine laboratory studies. There were some differences in the results of
the databases used in this study. The compatibility between databases is anticipated
to increase with additional research and updates using various databases.
Keywords: Hypermucoviscous K. pneumoniae, Oxford Nanopore, Whole genom
secuencing, Virulence and resistance genes