基于机器学习的耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌在新生儿病房传播风险因素评估

　　这篇研究通过机器学习模型（随机森林）结合基因组学和临床数据，系统分析了耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌（CRKP）在新生儿重症监护病房（NICU）的传播动态，揭示了克隆扩散（ST14/ST433）、医疗组（HG）交互和质粒（pSCMC1/pSCMC3）介导的长期定植是CRKP暴发的三大关键风险因素，为NICU感染防控提供了精准干预靶点。

　　

引言

新生儿重症监护病房（NICU）是医院感染（HAI）的高发区域，耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌（CRKP）因其多重耐药性和高致死率成为重大威胁。尽管克隆传播已被广泛研究，但质粒介导的长期定植机制和医疗组（HG）在短期传播中的作用尚未明确。本研究通过8年纵向监测，结合机器学习与基因组学，首次系统解析了CRKP在NICU的传播网络。

材料与方法

研究纳入上海儿童医学中心2013-2020年64例CRKP感染新生儿病例，通过全基因组测序（Illumina/Nanopore）和随机森林模型，分析菌株基因型（ST分型）、质粒携带（pSCMC1-4）、医疗组关联等数据。采用最大似然法构建系统发育树，并通过置换检验评估风险因素的时序贡献。

结果

临床特征与基因型

64株CRKP中ST14（46.9%）和ST433（10.9%）为主导克隆，携带bla_NDM-1（75%）和bla_IMP-4（7.8%）等耐药基因。ST14进一步分为C1/C2亚型，cgSNP差异达251个，提示独立传播事件。

三大暴发事件

1. 1.

   ST433暴发（2016年）：HG-A/C间通过患者转移引发连锁感染；

2. 2.

   ST14-C1暴发（2016-2017年）：质粒pSCMC1-1在HG-F/C/A中跨组传播；

3. 3.

   ST14-C2暴发（2019年）：pSCMC3质粒驱动HG-D主导的超级传播，涉及9例患者。

关键风险因素

• •

  质粒（贡献度0.233）：pSCMC1/pSCMC3在暴发前2-3年即存在于普通新生儿病房，通过水平转移实现跨ST传播；

• •

  医疗组（贡献度0.114）：81%的感染簇与同组医护相关，但影响仅持续1个月；

• •

  克隆特性：暴发菌株特异性携带多糖合成（gtfA）、RTX毒素（apxIB）和戊糖代谢基因簇，增强环境适应性。

讨论

研究颠覆了传统“克隆主导”的认知，揭示质粒是CRKP长期存留的核心媒介。预暴发期（PO）质粒监测可作为早期预警指标。医疗组内部接触和患者转移是短期传播的放大器，需强化组间隔离措施。

创新与局限

首次建立质粒-克隆-医疗组的三维传播模型，但未纳入环境样本是主要局限。未来需开展多中心研究验证PO质粒的预测价值。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论）