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Enregistrement W4411240224 · doi:10.1128/msystems.00584-25

Rapid prediction of antibiotic resistance in <i>Enterobacter cloacae</i> complex using whole-genome and metagenomic sequencing

2025· article· en· W4411240224 sur OpenAlexaff
Fen Pan, Peng Han, Qianyue Wu, Wenqi Hou, Guanhua Rao, Z.-J. Ma, Wenhao Weng, Hong Zhang

Notice bibliographique

RevuemSystems · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueAntibiotic Resistance in Bacteria
Établissements canadiensInstitute of Infection and Immunity
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésEnterobacter cloacaeMetagenomicsAntibiotic resistanceWhole genome sequencingBiologyComputational biologyGenomeAntibioticsMicrobiologyGeneticsGeneEnterobacteriaceaeEscherichia coli

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT Clinical management and surveillance of the Enterobacter cloacae complex (ECC) face significant challenges due to inaccurate species identification and prolonged turnaround time for culture-based antimicrobial susceptibility testing (AST). To date, no studies have leveraged whole-genome sequencing (WGS) and metagenomic next-generation sequencing (mNGS) to develop a rapid AST prediction model for ECC. Here, a total of 1,054 ECC strain genomes with AST data were collected from a public database and a local hospital. The results of species identification between the average nucleotide identity (ANI)-based method on culture were compared, and machine learning was employed to identify resistance features for imipenem (IPM), meropenem (MEM), ciprofloxacin (CIP), levofloxacin (LEV), and trimethoprim-sulfamethoxazole (SXT). By referring to ANI-based species classification, culture-based methods showed a 74% misidentification rate for 1,054 ECC isolates. The antimicrobial resistance prediction model demonstrated good performance, with the area under the curve values of 91.25% (IPM), 89.69%, 88.17% (CIP), 91.01% (LEV), and 90.93% (SXT) respectively. Moreover, a combined WGS and mNGS approach was utilized and validated using 104 pediatric sputum specimens. Compared to culture-based AST, the overall accuracy of models exceeded 95%, especially achieving 100% for IPM and 98.80% for MEM, and the detection turnaround time was shortened by 69.64 h. Furthermore, it would enable early escalated therapy in 20.83% of cases, significantly improving patient management. This established WGS and mNGS-based AST prediction model addresses the limitations of traditional methods, offering a rapid, accurate, and clinically applicable tool for managing multidrug-resistant ECC infections. IMPORTANCE The Enterobacter cloacae complex (ECC) poses a major challenge to clinical management due to difficulties in accurate species identification and the slow turnaround times of conventional culture-based antimicrobial susceptibility testing (AST). Current methods are often inefficient and prone to misidentification, leading to delayed or inappropriate treatment. This study introduces a novel approach that combines whole-genome sequencing (WGS) and metagenomic next-generation sequencing (mNGS) to develop a rapid and accurate AST prediction model for ECC. By leveraging machine learning to analyze WGS data from over 1,000 ECC isolates and validating the model with pediatric clinical specimens. The model achieved over 88% area under the curve accuracy for all antibiotics, demonstrated >95% accuracy in clinical validation, and reduced detection turnaround time by 69.64 h compared to traditional methods. The model has the potential to revolutionize ECC management by facilitating timely, targeted therapies and enhancing patient outcomes, especially in the context of multidrug-resistant infections.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,026
Tête enseignante GPT0,250
Écart entre enseignants0,224 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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