Genome-wide association studies reveal distinct genetic correlates and increased heritability of antimicrobial resistance in <i>Vibrio cholerae</i> under anaerobic conditions
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The antibiotic formulary is threatened by high rates of antimicrobial resistance (AMR) among enteropathogens. Enteric bacteria are exposed to anaerobic conditions within the gastrointestinal tract, yet little is known about how oxygen exposure influences AMR. The facultative anaerobe Vibrio cholerae was chosen as a model to address this knowledge gap. We obtained V. cholerae isolates from 66 cholera patients, sequenced their genomes, and grew them under anaerobic and aerobic conditions with and without three clinically relevant antibiotics (ciprofloxacin, azithromycin, doxycycline). For ciprofloxacin and azithromycin, the minimal inhibitory concentration (MIC) increased under anaerobic conditions compared to aerobic conditions. Using standard resistance breakpoints, the odds of classifying isolates as resistant increased over 10 times for ciprofloxacin and 100 times for azithromycin under anaerobic conditions compared to aerobic conditions. For doxycycline, nearly all isolates were sensitive under both conditions. Using genome-wide association studies (GWAS), we found associations between genetic elements and AMR phenotypes that varied by oxygen exposure and antibiotic concentrations. These AMR phenotypes were more heritable, and the AMR-associated genetic elements were more often discovered, under anaerobic conditions. These AMR-associated genetic elements are promising targets for future mechanistic research. Our findings provide a rationale to determine if increased MICs under anaerobic conditions are associated with therapeutic failures and/or microbial escape in cholera patients. If so, there may be a need to determine new AMR breakpoints for anaerobic conditions. Impact statement Many bacterial pathogens experience anaerobic conditions in the gut, but antimicrobial resistance (AMR) phenotypes are generally tested under ambient aerobic conditions in the laboratory. To better understand AMR under conditions more similar to natural infections, we used Vibrio cholerae as a model enteric pathogen. We sequenced the genomes and assessed the growth of V. cholerae isolates with different concentrations of three antibiotics, under anaerobic and aerobic conditions. In support of the hypothesis that AMR varies according to oxygen exposure, V. cholerae was more resistant to antibiotics under anaerobic conditions. We found many previously known genes associated with resistance; however, some of these genes were only resistance-associated under aerobic conditions. Resistance to azithromycin and doxycycline only had a detectable genetic component under anaerobic conditions. Together, our results point to distinct genetic mechanisms of resistance under anaerobic conditions and suggest several candidate genes for experimental follow-up. Data summary All sequencing data generated in this study are available in NCBI under BioProject PRJNA818081.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».