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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12529(2023) 이 기사 인용

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Campylobacter jejuni와 Campylobacter coli는 중요한 식품매개 인수공통감염 병원체이며 항균제 내성이 증가하는 추세로 인해 우려를 불러일으키고 있습니다. 시간에 따른 저항성 캄필로박터의 농장 내 다양성과 전염 역학을 조사하기 위해 5개 젖소 농장의 다양한 연령 그룹의 동물을 대상으로 장기 감시 연구가 수행되었습니다. 순환하는 분리주(170 C. jejuni 및 37 C. coli)의 저항성 표현형은 액체배지 미세희석에 의해 결정되었으며 선택된 56개의 분리주가 Oxford-Nanopore 긴 단편 시퀀싱 기술을 사용하여 전체 게놈 시퀀싱을 수행하여 완전히 분리되고 원형화된 게놈을 얻었습니다. (염색체와 플라스미드 모두). C. jejuni는 모든 농장에서 분리된 반면, C. coli는 2개 농장에서만 분리되었으나 저항률은 C. jejuni보다 C. coli에서, 성체보다 송아지에서 더 높았다. 일부 유전자형(예: 농장 F1의 ST-48, gyrA_T86I/tet(O)/blaOXA-61, F4의 ST-12000, aadE-Cc/tet(O)/blaOXA-489)은 연구 전반에 걸쳐 지속되는 반면 다른 유전자형은 산발적으로만 나타났습니다. 감지되었습니다. 다른 분리체로부터 세포외 유전자를 획득하는 것과 세포내 돌연변이 현상이 무리 내에서 확산되는 저항성 유전자형의 출현을 초래하는 과정으로 확인되었습니다. Oxford Nanopore Technologies 시퀀싱을 사용한 모니터링은 저항성 캄필로박터의 농장 내 확산을 뒷받침하는 복잡한 분자 역학을 해독하는 데 도움이 되었습니다.

캄필로박터증은 선진국에서 인간 세균성 위장염의 주요 원인이며, 캄필로박터 제주니(Campylobacter jejuni)와 캄필로박터 콜리(Campylobacter coli)가 주요 원인입니다. 가금류 사육 다음으로 소는 오염된 음식 및/또는 물을 섭취하거나 동물이나 배설물과의 직접 접촉을 통해 인간에게 캄필로박터가 전염되는 주요 원인으로 간주됩니다1. 캄필로박터 감염은 일반적으로 자가 제한적이므로 항균 요법은 전신 및 중증 감염에만 표시됩니다. 그럼에도 불구하고, 항균제 내성 캄필로박터는 감염 치료 옵션을 위험에 빠뜨리기 때문에 우려되는 문제입니다. 설사에 대한 경험적 치료법으로 종종 처방되는 플루오로퀴놀론(FQ)과 테트라사이클린은2 높은 저항성으로 인해 효능이 감소합니다. 따라서 Macrolides는 실험실에서 확인된 심각한 캄필로박테리아증 사례에 선택되는 항균제가 되었습니다3,4.

바스크 지방(스페인 북부)에서 수행된 단면적 역학 연구를 기반으로 한 우리의 이전 연구 결과는 젖소가 저항성 캄필로박터의 중요한 저장소를 나타내고 FQ와 같이 의학적으로 매우 중요한 항균제에 대한 저항성이 널리 퍼져 있음을 보여주었습니다. 증가하는 반면 마크로라이드에 대한 내성은 여전히 낮습니다6,7. 특정 항균제 내성 특성의 획득은 박테리아 적합성 증가(예: gyrA 유전자의 C257T 점 돌연변이)8,9와 관련이 있는 반면, 다른 특성의 획득은 적합성 감소(예: 23S rRNA 유전자의 점 돌연변이 2075G)로 이어집니다. 이는 현재 관찰되는 Campylobacter 종의 높은 FQ 저항성과 낮은 마크로라이드 저항성을 설명할 수 있습니다. 가축으로부터12.

몇몇 연구에서는 나이와 관련된 Campylobacter의 배설물 배출 패턴의 가변성과 뚜렷한 유전자형의 농장 내 지속성의 차이가 보고되었습니다 13,14,15. 그러나 내성 유전자형의 무리 내 전염 역학은 완전히 밝혀지지 않았으며 항생제 내성 확산과 관련하여 여전히 격차가 존재합니다. 캄필로박터16의 최소 억제 농도(MIC)를 사용한 표현형과 전체 게놈 시퀀싱(WGS)을 사용한 유전자형을 기반으로 한 저항성 추론과 박테리아의 심층적인 게놈 특성 분석을 위한 WGS의 힘17 사이의 높은 상관 관계를 고려하여 종단적 연구가 수행되었습니다. 특정 저항성 유전자형이 장기간의 무리 정착에 더 잘 적응할 수 있는지 여부를 조사하기 위해 16개월 동안 5개의 젖소 농장을 대상으로 연구를 진행했습니다. 표현형 항균제 감수성 테스트와 WGS를 결합하여 시간이 지남에 따라 수집된 다양한 연령 그룹의 동물(송아지, 암송아지 및 젖소)에서 회수된 분리균의 특성을 분석했습니다. 원형 박테리아 게놈과 플라스미드의 완전한 조립을 보장하고 항균 저항성 유전자(ARG)의 위치에 대한 정확한 정보를 얻기 위해 ONT(Oxford Nanopore 기술)를 기반으로 한 장기 판독 시퀀싱이 사용되었습니다. 젖소 농장 내 C. jejuni 및 C. coli의 항생제 내성 획득 및 확산의 복잡한 역학 및 역학을 이해하면 농장 내 관리 관행에 대한 권장 사항에 대한 기준을 설정하는 데 도움이 될 것입니다.

8). Reads were adapter-trimmed with Porechop v.0.2.4 with the default parameters37 (Wick 2017) and filtered by length and quality using Filtlong v.0.2.0 (https://github.com/rrwick/Filtlong) by discarding short reads (< 1000 bp) and keeping the best 90% of the remaining reads for further analyses (–min_length 1000 –keep_percent 90). Then, the resulting fastq reads were de novo assembled using Unicycler38. MLST profiles were determined from unassembled long-reads using Krocus39. New combinations of existing alleles along with representative isolate data were submitted to the Campylobacter MLST database pubMLST for new ST definition40. Genomes were processed to predict plasmid- and chromosome-derived contigs using PlasFlow (v.1.1) (Krawczyk et al.41), and small circular contigs were queried against blastn database (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) using default parameters and the lowest E-value was considered the best hit. BLASTn v.2.12.0+42 and ABRicate v.1.0.1 (T. Seemann, https://github.com/tseemann/abricate) were used to screen the draft genomes against ResFinder43 for the detection of acquired antimicrobial resistance genes and against VFDB_setB (full dataset) for virulence factors. Chromosomal point mutations associated with AMR were investigated by screening unassembled reads against the PointFinder database44 using Resfinder v.4.1.045. Databases used were all updated on 11/05/2022. Resfinder hits were filtered at 90% coverage and identity. Virulence genes were filtered at 90% coverage and 60% identity, and the pattern of presence/absence of these genes was used as a typing scheme for comparative genomic fingerprinting, supported with a dendrogram. The hierarchical clustering analysis for the dendrogram was performed with the unweighted pair-group method with arithmetic mean (UPGMA) based on the Jaccard distance matrix, using the function hclust (v.3.6.1) of the R statistical package v.3.6.3. Plasmid alignments were performed using MAUVE in progressive mode46 in Geneious Prime v. 2020.2.4 (https://www.geneious.com) software and GDR arrangements were graphically represented using SnapGene v.5.2.4 (http://www.snapgene.com/). Parsnp v1.7.447 along with the implemented RaxML v.8.2.1248 was used to perform core genome analyses and construct phylogenetic trees based on the chromosomal genomes to identify structural and point variations (SNPs), with defaults parameters and specifying -r ! parameter to randomly select the reference from the set of genomes analysed. The resulting trees were visualised with iTOL49./p>