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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
Este estudo implementado sequenciamento do genoma inteiro para análise de mutações em genes que conferem resistência a drogas antifúngicas no Candida glabrata. Isolados de c. glabrata resistentes à echinocandins, azóis e 5-flucitosina, foram sequenciados para ilustrar a metodologia. Perfis de susceptibilidade dos isolados correlacionaram com a presença ou ausência de padrões específicos de mutação nos genes.
Candida glabrata pode rapidamente adquirir mutações que resultam em resistência às drogas, especialmente de azóis e echinocandins. Identificação de mutações genéticas é essencial, como resistência detectada em vitro muitas vezes pode ser correlacionado com o fracasso clínico. Nós examinamos a viabilidade do uso de sequenciamento do genoma inteiro (WGS) para análise de todo o genoma de resistência a drogas antifúngicas no c. glabrata. O objectivo era torecognize facilitadores e barreiras na implementação do GTS e mede a sua eficácia. Este paper descreve os pontos de verificação de chave de controle de qualidade e componentes essenciais da metodologia WGS para investigar marcadores genéticos associados com reduzida susceptibilidade aos agentes antifúngicos. Também estima-se que a precisão da análise de dados e turn-around-time de testes.
Suscetibilidade fenotípica de 12 clínicos e uma cepa ATCC de c. glabrata foi determinada através de testes de susceptibilidade. Estes incluídos três isolam pares, de três pacientes, que se desenvolveu a ascensão em concentrações inibitórias mínimas de drogas. Em dois pares, o segundo isolar cada par desenvolvido resistência a echinocandins. O segundo isolado do terceiro par desenvolveu resistência ao 5-flucitosina. O restante composto por sensíveis e resistentes azólicos isolados. Polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) nos genes ligados à resistência echinocandin, AZOL e 5-flucitosina foram confirmados em isolados resistentes através de WGS utilizando o sequenciamento de geração seguinte. Non-sinônimo SNPs em resistência antifúngica genes tais como FKS1, FKS2, CgPDR1, CgCDR1 e FCY2 foram identificados. Em geral, uma média de 98% das leituras WGS dos isolados de c. glabrata , mapeados para o genoma de referência com uma cobertura de cerca 75-fold leitura de profundidade. O tempo de retorno e custo eram comparáveis aos Sanger sequenciamento.
Em conclusão, WGS de c. glabrata era viável em revelar clinicamente significativas mutações envolvida na resistência à classes de diferentes drogas antifúngicas, sem a necessidade de múltiplas reações de PCR/DNA arranjar em sequência. Isto representa um passo positivo para estabelecer capacidade de WGS no laboratório clínico para a deteção simultânea de substituições confere resistência antifúngico.
Candida glabrata é um patógeno encontrado cada vez mais importância como uma espécie que apresenta resistência as azóis bem mais recentemente, como o echinocandins1,2,3. Ao contrário do diploide c. albicans, o genoma haploide de c. glabrata pode permitir adquirir mutações e desenvolver resistência a múltiplas drogas mais facilmente. Co resistência para ambas as classes de drogas também tem sido relatado4. Portanto, avaliação precoce de susceptibilidade e detecção de resistência a drogas em c. glabrata são cruciais para a terapia correta, orientada, bem como no contexto da mordomia antifúngico para limitar os condutores de resistência antimicrobiana1 , 5 , 6. estabelecimento de um fluxo de trabalho eficiente para rapidamente detectar a presença de mutações confirmação ligado a biomarcadores de resistência em isolados resistentes irá também ajudar a melhorar a prescrever as decisões e os resultados clínicos.
Susceptibilidade é geralmente avaliada pela medição de concentração inibitória mínima (CIM), que é definida como a menor concentração da droga que resulta em uma redução significativa no crescimento de um microorganismo em comparação com o de um crescimento de drogas controle. Os clínicos e Laboratory Standards Institute (CLSI) e Comité Europeu em testes de susceptibilidade aos antimicrobianos (EUCAST) têm como padrão susceptibilidade, métodos de ensaio para determinação da MIC mais exata e consistente7, 8. No entanto, o utilitário de antifúngico MIC permanece limitado, especialmente para o echinocandins, em particular com relação a comparações interlaboratoriais onde metodologias variadas e condições são usadas9. Há também correlação incerta de microfones com resposta ao tratamento echinocandin e incapacidade de distinguir WT (ou sensíveis) isolados daqueles abrigando FKS mutações (echinocandin-resistentes)10,11. Apesar da disponibilidade de confirmação single-gene PCRs e Sanger sequenciamento dos marcadores de resistência antifúngicos, realização de resultados é muitas vezes adiada devido à falta de detecção simultânea de múltiplos resistência marcadores5,12. Daí, a deteção simultânea de mutações de resistência-conferindo em locais diferentes no genoma, habilitado por análise baseada no sequenciamento do genoma inteiro, oferece vantagens significativas sobre as abordagens atuais.
Genoma de sequenciamento (WGS) foi implementado com sucesso para controlar a transmissão da doença durante surtos, bem como uma abordagem para a resistência de avaliação e drogas de risco todo o genoma testes em bactérias e vírus13. Recentes avanços na tecnologia de sequenciamento de ácidos nucleicos fizeram o sequenciamento do genoma inteiro (WGS) de patógenos em um turn-around-time clinicamente acionável tanto técnica e economicamente viável. Sequenciamento de DNA oferece importantes vantagens sobre outros métodos de identificação do patógeno e caracterização empregadas em laboratórios de microbiologia14,15,16. Primeiro, ele fornece uma solução universal com qualidade, velocidade e alto rendimento. Sequenciamento pode ser aplicado a qualquer um dos microrganismos e permite economias de escala nos laboratórios locais ou regionais. Em segundo lugar, que produz dados em um formato de 'futuro' passível de comparação aos níveis nacionais e internacional. Finalmente, a potencial utilidade do WGS na medicina tem sido aumentada pelo rápido crescimento das bases de dados públicas contendo genomas de referência, que podem ser vinculadas a bases de dados equivalentes que contêm metadados adicionais clínicos e epidemiológicos17 ,18.
Estudos recentes têm demonstrado a utilidade da GTS para identificação de marcadores de resistência antifúngicos de isolados clínicos de Candida spp. 10 , 19 , 20. isto é principalmente devido à disponibilidade de sequenciadores de bancada de alta produtividade, dutos de Bioinformática estabelecida e diminuindo o custo do sequenciamento de21,22. A vantagem do WGS fúngicas sobre Sanger sequenciamento é que WGS permite sequenciamento de genomas múltiplas em uma única corrida. Além disso, GTS de genomas de Candida pode identificar mutações romance em alvos de drogas, rastrear a evolução genética e o surgimento de tipos de sequência clinicamente relevantes de22,20,23. Mais importante, em casos de multirresistência intrínseca, WGS pode auxiliar na deteção adiantada de mutações de resistência-conferindo antes da seleção de tratamento22,24.
Aqui, examinamos a viabilidade do WGS-habilitado o rastreio de mutações associadas com resistência de droga para diferentes classes de agentes antifúngicos. Apresentamos uma metodologia para a implementação do WGS do usuário final e perspectivas do laboratório de Micologia diagnóstica. Foram incluídos nesta análise três isolar pares cultivadas de três casos clínicos separados no qual em vitro resistência à echinocandins e 5-flucitosina desenvolvido ao longo do tempo após o tratamento antifúngico.
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Nenhuma aprovação ética foi necessária para este estudo.
1. a subcultura e inóculo preparação para Candida glabrata
2. determinação da susceptibilidade
3. genômica extração de DNA para sequenciação
4. genomic quantificação de DNA
5. preparação de biblioteca de DNA
Nota: Preparação de biblioteca e sequenciamento foi realizada seguindo as orientações fornecidas pela empresa (Figura 1A) e protocolos do fabricante (ver tabela de materiais).
6. Biblioteca pool e iniciar sequenciamento em sequenciador Benchtop
7. dados baixar do site de sequenciamento
8. análise de dados de sequenciamento de
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Treze c. glabrata , compreendendo isolados de c. glabrata ATCC 90030 e 12 do laboratório de referência de micologia clínica (isola CMRL1 para CMRL12), Hospital Westmead, Sydney foram estudados (tabela 1). Estes incluíram três pares de isolados CMRL-1/CMRL-2, CMRL-3/CMRL-4 e CMRL-5/CMRL-6 obtidos antes e após a terapia antifúngica com sem ligações epidemiológicas entre eles 24 (tabela 1).
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Este estudo determinou a viabilidade, cronogramas aproximadas e precisão de detecção WGS-interativa de resistência às drogas em c. glabrata. O tempo de retorno (TAT) para a preparação de biblioteca e sequenciamento foi quatro dias e emissão de relatórios de dias de a dois resultados analisados. Isso se compara pelo menos uma quantidade similar TAT para ensaios de suscetibilidade de placas de cultura e Sanger sequenciamento significativamente maior número de amostras. Ao redor 30-90 c. glabrata...
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Os autores têm sem interesses financeiros concorrentes e não há conflito de interesses para divulgar.
Este trabalho foi apoiado pelo centro de doenças infecciosas e Microbiologia, saúde pública. Os autores não receberam qualquer outro financiamento para este estudo. Os autores Obrigado Drs Alicia Arnott, Nathan Bachmann e Ranjeeta Menon para seus conselhos de especialistas e assistência com o experimento de sequenciamento do genoma inteiro.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
DensiCHECK Plus | BioMérieux Inc | K083536 | Densitometer used for McFarland readings |
Sensititre YeastOne | TREK Diagnostic Systems, Thermo Scientific | YO10 | Commercial susceptibility assay plate with standard antifungal drugs. |
Fisherbrand Disposable Inoculating Loops and Needles | Fisher Scientific, Thermo Fisher Scientific | 22-363-605 | Disposable plastic loops can be used directly from package. No flaming required. |
Eppendorf Safe-Lock microcentrifuge tubes | Sigma Aldrich, Merck | T2795 | Volume 2.0 mL, natural |
ZYMOLYASE 20T from Arthrobacter luteus | MP Biomedicals, LLC | 8320921 | Used for cell wall lysis of fungal isolate before DNA extraction |
Wizard Genomic DNA Purification Kit | Promega | A1120 | Does 100 DNA extractions |
Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | P7589 | Picogreen reagent referred to as fluorescent dye in the protocol. Includes Lambda DNA standard and picogreen reagent for assay. |
Nextera XT DNA Sample Preparation Kit | Illumina | FC-131-1096 | Includes Box 1 and Box 2 reagents for 96 samples |
Nextera XT Index Kit v2 | Illumina | FC-131-2001, FC-131-2002, FC-131-2003, FC-131-2004 | Index set A Index set B Index set C Index set D |
NextSeq 500/550 High Output Kit v2 | Illumina | FC-404-2004 | 300 cycles, More than 250 samples per kit |
NextSeq 500 Mid Output v2 Kit | Illumina | FC-404-2003 | 300 cycles, More than 130 samples per kit |
PhiX Control Kit | Illumina | FC-110-3001 | To arrange indices from Index kit in order |
TruSeq Index Plate Fixture Kit | FC-130-1005 | 2 Fixtures | |
KAPA Library Quantification Kit for Next-Generation Sequencing | KAPA Biosystems | KK4824 | Includes premade standards, primers and MasterMix |
Janus NGS Express Liquid handling system | PerkinElmer | YJS4NGS | Used for DNA dilutions during sequencing |
0.8 mL Storage Plate | Thermo Scientific | AB0765B | MIDI Plate for DNA Library cleanup and normalisation |
Agencourt AMPure XP | Beckman Coulter | A63881 | Magnetic beads in solution for library purification |
Magnetic Stand-96 | Thermo Fisher Scientific | AM10027 | Used for magnetic bead based DNA purification |
OrbiShaker MP | Benchmark Scientific | BT1502 | 96-well plate shaker with 4 platforms |
Hard Shell PCR Plate | BioRad | HSP9601 | Thin Wall, 96 Well |
LightCycler 480 Instrument II | Roche | 5015278001 | Accomodates 96 well plate |
Microseal 'B' PCR Plate Sealing Film, adhesive, optical | BioRad | MSB1001 | Clear 96-well plate sealers |
CLC Genomics Workbench | Qiagen | CLCBio | Software for data analysis, Version 8 |
NextSeq500 instrument | Illumina | Illumina | Benchtop Sequencer used for next generation sequencing |
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