CARPDM: cost-effective antibiotic resistome profiling of metagenomic samples using targeted enrichment
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Better interrogation of antimicrobial resistance requires new approaches to detect the associated genes in metagenomic samples. Targeted enrichment is an ideal method for their sequencing and characterization. However, no open-source, up-to-date hybridization probe set targeting antimicrobial resistance genes exists. Here, we describe the Comprehensive Antibiotic Resistance Probe Design Machine (CARPDM), a probe design software package made to run alongside all future Comprehensive Antibiotic Resistance Database releases. To test its efficacy, we have created and tested two separate probe sets: allCARD, which enriches all genes encoded in the Comprehensive Antibiotic Resistance Database’s protein homolog models ( n = 4,661), and clinicalCARD, which focuses on a clinically relevant subset of resistance genes ( n = 323). We demonstrate that allCARD increases the number of reads mapping to resistance genes by up to 594-fold. clinicalCARD performs similarly when clinically relevant genes are present, increasing the number of resistance-gene mapping reads by up to 598-fold. In parallel with this development, we have established a protocol to synthesize any probe set in-house, saving up to 350 dollars per reaction. Together, these probe sets, their associated design program CARPDM, and the protocol for in-house synthesis will democratize metagenomic resistome analyses, allowing researchers access to a cost-effective and efficient means to explore the antibiotic resistome. IMPORTANCE Antimicrobial resistance threatens to undermine all modern medicine and is driven by the spread of antimicrobial resistance genes among pathogens, environments, patients, and animals. DNA sequencing of complex samples, such as wastewater, shows considerable promise for tracking these genes and making risk assessments. However, these methods suffer from high costs and low detection limits, plus a requirement for frequent redesign due to the constantly evolving diversity of resistance genes. Building upon our Comprehensive Antibiotic Resistance Database, our research provides software for on-demand renewal, based on the latest knowledge of resistance gene diversity, of our novel bait-capture hybridization platform that simultaneously reduces cost and increases detection levels for DNA sequencing of complex samples. The significance of our research is in the development of new software tools, reagent synthesis protocols, and hybridization enrichment protocols to provide affordable, high-resolution metagenomics DNA sequencing, which we test using environmental and wastewater samples.
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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 | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,002 |
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 ».