Характеристика патогенного штамма Escherichia coli , полученного из Oreochromis spp. Фермы с использованием секвенирования всего генома

Резюме

Осуществимость стратегий секвенирования всего генома (WGS) с использованием настольных инструментов упростила опрос генома каждого микроба, имеющего отношение к общественному здравоохранению в лабораторных условиях. Описана методологическая адаптация рабочего процесса для бактериальных WGS и представлен конвейер биоинформатики для анализа.

Аннотация

Аквакультура является одним из самых быстрорастущих секторов производства продуктов питания во всем мире, а выращивание тилапии (Oreochromis spp.) представляет собой основной культивируемый сорт пресноводных рыб. Поскольку практика аквакультуры восприимчива к микробному загрязнению, полученному из антропогенных источников, необходимо широкое использование антибиотиков, что приводит к тому, что системы аквакультуры становятся важным источником устойчивых к антибиотикам и патогенных бактерий, имеющих клиническое значение, таких как Escherichia coli (E. coli). Здесь устойчивость к противомикробным препаратам, вирулентность и мобиломные особенности патогенного штамма E. coli , извлеченного из внутреннего выращивания Oreochromis spp., были выяснены с помощью секвенирования всего генома (WGS) и анализа in silico . Было проведено тестирование чувствительности к противомикробным препаратам (AST) и WGS. Кроме того, филогенетическая группа, серотип, типирование многолокусных последовательностей (MLST), приобретенная устойчивость к противомикробным препаратам, вирулентность, содержание плазмиды и профагов были определены с использованием различных доступных веб-инструментов. Изолят E. coli проявлял только промежуточную восприимчивость к ампициллину и характеризовался как штамм ONT:H21-B1-ST40 путем типирования на основе WGS. Хотя был обнаружен только один ген, связанный с устойчивостью к противомикробным препаратам [mdf(A)], было идентифицировано несколько вирулентно-ассоциированных генов (VAG) из атипичного энтеропатогенного патотипа E. coli (aEPEC). Кроме того, был обнаружен груз плазмидных репликонов из крупных плазмидных групп и 18 профаго-ассоциированных областей. В заключение, характеристика WGS изолята aEPEC, извлеченного с рыбной фермы в Синалоа, Мексика, позволяет понять его патогенный потенциал и возможный риск для здоровья человека, связанный с потреблением сырых аквакультурных продуктов. Необходимо использовать методы секвенирования следующего поколения (NGS) для изучения микроорганизмов окружающей среды и принять единую систему здравоохранения, чтобы узнать, как возникают проблемы со здоровьем.

Введение

Аквакультура является одним из самых быстрорастущих секторов производства продуктов питания во всем мире, и ее производственная практика предназначена для удовлетворения растущего спроса на продовольствие для потребления человеком. Мировое производство аквакультуры утроилось с 34 миллионов тонн в 1997 году до 112 тонн в 2017^году1. Основными группами видов, на которые приходилось почти 75% производства, были морские водоросли, карпы, двустворчатые моллюски, сом и тилапия (Oreochromis spp.) ¹. Однако появление заболеваний, вызванных микробными образованиями, неизбежно из-за интенсивного рыбоводства, что приводит к....

протокол

ПРИМЕЧАНИЕ: Штамм E. coli ACM5 был извлечен путем обработки и культивирования образца рыбы для определения фекальной кишечной палочки (FC)¹². Во время отбора проб рыбы у рыбы не было клинических признаков заболевания, бактериальной или грибковой инфекции, и преобладала средняя температура 22,3 ° C. После выделения изолят E. coli подвергали биохимическому тестированию и криоконсервировали в отваре для инфузии сердца мозга (BHI) с ДМСО (8% v/v) в качестве криопротекторного средства.

1. Реактивация замороженной культуры E. coli ACM5

1. Из замороженного бактериального бу....

Результаты

Антимикробную восприимчивость определяли методом дисковой диффузии и интерпретировали по критериям точки разрыва CLSI для 12 антибиотиков, охватывающих шесть различных классов противомикробных препаратов, то есть аминогликозиды, β-лактамы, фторхинолоны, нитрофураны, фениколы и антаго?.......

Обсуждение

В этом исследовании представлена адаптация рабочего процесса бактериальной WGS с использованием настольного секвенсора и конвейера для геномной характеристики патогенного варианта E. coli . В зависимости от используемой платформы секвенирования время выполнения (TATs) для влажных ла?.......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Accublock Mini digital dry bath	Labnet	D0100	Dry bath for incubation of tubes
Agencourt AMPure XP	Beckman Coulter	A63881	Magnetic beads in solution for DNA library purification
DeNovix DS-11	DeNovix Inc.		UV-Vis spectophotometer to check the quality of the gDNA extracted
DNA LoBind Tubes	Eppendorf	0030108418	1.5 mL PCR tubes for DNA library pooling
DynaMag-2 Magnet	Invitrogen, Thermo Fisher Scientific	12321D	Magnetic microtube rack used during magnetic beads-based DNA purification
Gram-negative Multibac I.D.	Diagnostic reseach (Mexico)	PT-35	Commercial standard antibiotic disks for antimicrobial susceptibility testing
MiniSeq Mid Output Kit (300-cycles)	Illumina	FC-420-1004	Reagent cartdrige for paired-end sequencing (2x150)
MiniSeq System Instrument	Illumina	SY-420-1001	Benchtop sequencer used for Next-generation sequencing
MiniSpin centrifuge	Eppendorf	5452000816	Standard centrifuge for tubes
Nextera XT DNA Library Preparation Kit	Illumina	FC-131-1024	Reagents to perform DNA libraries for sequencing. Includes Box 1 and Box 2 reagents for 24 samples
Nextera XT Index Kit v2	Illumina	FC-131-2001, FC-131-2002, FC-131-2003, FC-131-2004	Index set A, B, C, D
PhiX Control v3	Illumina	FC-110-3001	DNA library control for sequencing
Precision waterbath	LabCare America	51221081	Water bath shaker used for bacterial culture
Qubit 1X dsDNA HS Assay Kit	Invitrogen, Thermo Fisher Scientific	Q33231	Reagents for fluorescence-based DNA quantification assay
Qubit 2.0 Fluorometer	Invitrogen, Thermo Fisher Scientific	Q32866	Fluorometer used for fluorescence assay
Qubit Assay tubes	Invitrogen, Thermo Fisher Scientific	Q32856	0.5 mL PCR tubes for fluorescence-based DNA quantification assay
SimpliAmp Thermal Cycler	Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific	A24811	Thermocycler used for DNA library amplification
Spectronic GENESYS 10 Vis	Thermo	335900	Spectophotometer used for bacterial suspension in antimicrobial susceptibility testing
ZymoBIOMICS DNA Miniprep Kit	Zymo Research Inc.	D4300	Kit for genomic DNA extraction (50 preps)