Gesamtgenomsequenzierung von Cephalosporinase- und Carbapenemase-produzierenden Enterobacteriaceae tierischen Ursprungs: eine Grundlage für eine One Health molekulare Epidemiologie

• Forschungsstelle: BLV
• Projektnummer: 1.21.07

Schlüsselwörter (Deutsch)

Escherichia coli, ESBL, 3^rd Generation Cephalosporin, Carbapenemase, NGS, WGS, Plasmid, Antibiotikaresistenz, Europäisches Monitoring, One Health, EFSA

Schlüsselwörter (Englisch)

Escherichia coli, ESBL, 3^rd generation cephalosporin, carbapenemase, NGS, WGS, plasmid, antibiotic resistance, European monitoring, One Health, EFSA

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Gesamt-Genomsequenzierung (WGS) von Drittgeneration Cephalosporin-resistenten E. coli (3GC-R-Ec)-Stämmen aus Geflügel und Geflügelfleisch sowie von klinischen Carbapenem-resistenten Enterobacteriaceae (CRE) aus Heimtieren wird mit unterschiedlichen WGS-Technologien und -Geräten (Nanopore und Illumina) durchgeführt. Die Illumina Sequenzierung bildet die Grundlage des zukünftigen Antibiotikaresistenzmonitorings der Europäischen Union (1). Deshalb sollen in diesem Projekt unterschiedliche IIlumina-Geräteplattformen hinsichtlich ihrer Qualität, Effektivität, Zuverlässigkeit und Kosten miteinander verglichen werden. Zudem wird zusätzlich die Nanopore Technologie für molekulare Epidemiologie verwendet. Die Kombination beider Technologien erlaubt es, die vollständigen und genauen Sequenzen von Chromosomen und Plasmiden für die Genotypisierung, den Plasmidvergleich und die Identifizierung von Resistenzmechanismen zu erhalten. Die Sequenzen der Chromosome und Plasmiden der 3GC-R-Ec aus Geflügel and der CRE aus Heimtiere werden mit denen von klinischen Isolaten aus Menschen verglichen. Dieses Projekt wird zeigen, welche Plasmide mit den Cephalosporinase- (ESBL/pAmpC) und Carbapenemase-Genen in Bakterien aus Tier, Fleisch und Mensch assoziiert sind.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Whole genome sequencing (WGS) of third-generation cephalosporin-resistant E. coli (3GC-R-Ec) strains from poultry and poultry meat and of clinical carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE) from companion animals will be performed with different WGS technologies and devices (Nanopore and Illumina). The Illumina sequencing technology lies at the base of the future antibiotic resistance monitoring of the European Union (1). Therefore, in this project different Illumina platforms will be compared with each other regarding quality, effectiveness, reliability and cost. In addition, the Nanopore technology will be used for molecular epidemiology studies based on complete circularized genomes. The combination of both technologies allows to obtain the complete and accurate sequences of chromosomes and plasmids for genotyping, plasmid comparison and identification of resistance mechanisms. The sequences of chromosomes and plasmids of the 3GC-R-Ec from poultry and of the CRE from companion animals will be compared to those of clinical isolates from humans. This project will show which plasmids are associated with the cephalosporinase (ESBL/pAmpC) and carbapenemase genes in bacterial isolates from animals, meat and humans.

Projektziele (Englisch)

The research objectives of the project are to i) obtain Illumina WGS of 3GC-R-Ec from poultry origin and CRE from clinical animal samples; ii) identify the genetic features of the isolates including antibiotic resistance and virulence genes, sequence types; ii) obtain the complete nucleotide sequences of selected resistance plasmids iii) determine the phylogenetic relatedness of the isolates and their plasmids; iv) perform comparative WGS analysis with sequences available from human isolates; v) determine if a genetic relationship exists between human and animal isolates and plasmids

The validation and implementation objectives of the project are to i) transfer Illumina WGS protocols from MolEpi to ZOBA; ii) vi) compare different Illumina platforms and bioinformatic pipelines concerning output, inter-comparability of results and costs by ZOBA; iii) implement and validate appropriate WGS technologies and bioinformatics pipelines in respect to quality, effectiveness, reliability and requirements of the European AMR monitoring at the ZOBA.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

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