Rapid identification of microbial pathogens and antimicrobial resistance from bloodstream infections using long-read sequencing
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT The gold standard for bloodstream infection (BSI) diagnostics involves culturing positive blood cultures (BC) using phenotypic methods for organism identification and antimicrobial resistance (AMR) testing, which can take up to five days. However, it is crucial to optimize antimicrobial therapy as soon as possible to reduce morbidity and mortality. We present a novel laboratory and bioinformatic workflow to rapidly identify bacterial and fungal organisms and AMR determinants from positive BCs using Oxford Nanopore Technologies long-read sequencing. Using a robust clinical sample size (n=307), after a BC has flagged positive, our average turnaround time from DNA extraction to determination of species identity was 4.4 h for a multiplex run of 12 BCs, and 3.7 h for a single sample run. We demonstrated that our pipeline taxonomic species identification results agreed with conventional MALDI-TOF identification for almost all positive BCs (97.7%, 300/307). Most species were accurately identified within the first hour of sequencing (93.7 %, 281/300). We explored AMR detection for clinically relevant antimicrobials and observed that assembly-based tools had higher agreement to conventional AST (81.2% after 1 h of sequencing, 89.6% after 5 h of sequencing) than read-based tools. Finally, we developed a publicly available analysis pipeline ( venae ) that generates a clinician-friendly HTML report, is quick to run, and can dynamically update as more sequencing data is acquired. This study demonstrates how applying rapid, real-time genomics to BSI diagnostics can support clinical decision-making and improve patient outcomes by reducing turnaround times. IMPACT STATMENT Early pathogen detection and administration of appropriate antimicrobial therapy for BSIs has major impacts on patient survival; early administration of effective antimicrobials reduces mortality, morbidity, length of hospital stay, and development of antimicrobial resistance. Rapid real-time genomics has high potential to improve clinical decision-making and patient outcomes by reducing turnaround times (TATs) while providing high-resolution data for organism identification, AMR determination and pathogen typing. Here, we present a laboratory and bioinformatic workflow that accurately identifies species and AMR determinants in positive blood cultures within several hours, which is quicker than conventional methods which can take days. This workflow is a step forward on the path towards point-of-care diagnostics and applying real-time genomics to characterize microbial infections in clinical settings. DATA SUMMARY Illumina sequencing data for matching pure isolates were deposited in National Centre for Biotechnology Information Sequence Read Archive (NCBI SRA) BioProject PRJNA1380445. Bioinformatic analysis pipeline is available here: https://github.com/phac-nml/venae .
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 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 | 0,004 |
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,003 |
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 ».