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Enregistrement W6940213133 · doi:10.6084/m9.figshare.c.7035579

Modeling the limits of detection for antimicrobial resistance genes in agri-food samples: a comparative analysis of bioinformatics tools

2024· other· en· W6940213133 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueFigshare · 2024
Typeother
Langueen
DomaineAgricultural and Biological Sciences
ThématiqueMycorrhizal Fungi and Plant Interactions
Établissements canadiensHealth CanadaCarleton UniversityCanadian Food Inspection Agency
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMetagenomicsGenomeGeneDNA sequencingMicrobiomeSequence analysisMicrobial geneticsGenomics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background Although the spread of antimicrobial resistance (AMR) through food and its production poses a significant concern, there is limited research on the prevalence of AMR bacteria in various agri-food products. Sequencing technologies are increasingly being used to track the spread of AMR genes (ARGs) in bacteria, and metagenomics has the potential to bypass some of the limitations of single isolate characterization by allowing simultaneous analysis of the agri-food product microbiome and associated resistome. However, metagenomics may still be hindered by methodological biases, presence of eukaryotic DNA, and difficulties in detecting low abundance targets within an attainable sequence coverage. The goal of this study was to assess whether limits of detection of ARGs in agri-food metagenomes were influenced by sample type and bioinformatic approaches. Results We simulated metagenomes containing different proportions of AMR pathogens and analysed them for taxonomic composition and ARGs using several common bioinformatic tools. Kraken2/Bracken estimates of species abundance were closest to expected values. However, analysis by both Kraken2/Bracken indicated presence of organisms not included in the synthetic metagenomes. Metaphlan3/Metaphlan4 analysis of community composition was more specific but with lower sensitivity than the Kraken2/Bracken analysis. Accurate detection of ARGs dropped drastically below 5X isolate genome coverage. However, it was sometimes possible to detect ARGs and closely related alleles at lower coverage levels if using a lower ARG-target coverage cutoff (< 80%). While KMA and CARD-RGI only predicted presence of expected ARG-targets or closely related gene-alleles, SRST2 (which allows read to map to multiple targets) falsely reported presence of distantly related ARGs at all isolate genome coverage levels. The presence of background microbiota in metagenomes influenced the accuracy of ARG detection by KMA, resulting in mcr-1 detection at 0.1X isolate coverage in the lettuce but not in the beef metagenome. Conclusions This study demonstrates accurate detection of ARGs in synthetic metagenomes using various bioinformatic methods, provided that reads from the ARG-encoding organism exceed approximately 5X isolate coverage (i.e. 0.4% of a 40 million read metagenome). While lowering thresholds for target gene detection improved sensitivity, this led to the identification of alternative ARG-alleles, potentially confounding the identification of critical ARGs in the resistome. Further advancements in sequencing technologies providing increased coverage depth or extended read lengths may improve ARG detection in agri-food metagenomic samples, enabling use of this approach for tracking clinically important ARGs in agri-food samples.

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)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,013
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,027

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,013
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,112
Tête enseignante GPT0,280
Écart entre enseignants0,168 · 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'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

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

En bref

Citations0
Publié2024
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