Enhanced metagenomic surveillance for bovine respiratory disease pathogens and antimicrobial resistance by hybridization capture sequencing
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Bovine respiratory disease (BRD) is the primary disease of cattle and is responsible for most of the antibiotic use in the beef industry, both for metaphylaxis and treatment. Infection prevention and targeted treatments would benefit from detecting and identifying bacterial pathogens and, ideally, assessing antibiotic sensitivity. Here, we report success refining targeted metagenomics by hybridization capture sequencing (CapSeq) to detect and genotype bacterial pathogens and genes for antibiotic resistance in BRD. We developed a novel multi-locus sequence typing (MLST) strategy to both enhance assay sensitivity and provide epidemiological data compatible with traditional typing assays. Phylogenetically informed panel design by ProbeTools coupled with hybridization capture enabled the sequencing of novel genotypes and elucidated coinfection by distinct strains of Mycoplasmopsis bovis . CapSeq was orders of magnitude more sensitive than classical metagenomics at a scale compatible with low-throughput DNA sequencing capacity in diagnostic laboratories. Iterative design and testing of longer typing loci confirmed improvements in locus detection through a strategy applicable to future target selection. CapSeq detected bacterial pathogens that evaded detection by traditional metagenomics, and it demonstrated greater range and sensitivity for antibiotic resistance gene detection. IMPORTANCE Shotgun metagenomic sequencing for infectious disease diagnostics and surveillance benefits from simultaneous detection of multiple pathogens in a sample. Adding a hybridization probe capture step to the metagenomics workflow enriches targeted loci to improve the sensitivity of pathogen detection without compromising the ability to detect pathogen variants. Our custom probe panel enables multi-locus sequence typing of bovine respiratory disease agents as well as capture of antibiotic resistance genes, which improves the sensitivity of metagenomic testing and provides genotyping data compatible with traditional assays. This study demonstrates the utility of new design principles for probe panels; it also demonstrates how targeted metagenomics provides important new insights into co-infections and is equally useful for surveillance of environmental reservoirs of disease agents.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».