Cíl práce: Cílem studie bylo určit genetickou rozmanitost humánních izolátů získaných v letech 2016–2020 z klinických laboratoří z různých lokalit České republiky (ČR) s ohledem na možné epidemické souvislosti a virulenci Listeria monocytogenes za využití dat celogenomového sekvenování. Metody: Ve studii byl použit soubor 102 humánních izolátů L. monocytogenes, u kterých byl určen sérotyp sklíčkovou aglutinací v kombinaci s multiplex PCR sérotypizací. Retrospektivně bylo provedeno celogenomové sekvenování a na základě získaných dat byla posouzena klonální příbuznost testovaných kmenů a přítomnost genů virulence pomocí softwaru Ridom SeqSphere+. Výsledky: V období let 2016–2020 bylo celkem charakterizováno 102 humánních izolátů L. monocytogenes, což činí 65 % ze všech hlášených případů listerióz registrovaných ve sledovaném období v ČR v systémech ISIN/EPIDAT. Dominantní zastoupení měl sérotyp 1/2a (57 %), následoval sérotyp 4b (30 %) a jen ojediněle byly detekovány kmeny sérotypu 1/2b (12 %) a 1/2c (1 %). Na základě analýzy celogenomových dat byly kmeny zařazeny k 26 klonálním komplexům a 27 sekvenačním typům. Porovnáním cgMLST (core genome Multi-Locus Sequence Typing) byly detekovány čtyři klastry o více jak třech kmenech vykazující vysokou příbuznost (rozdíly do 10 alel) s možnou epidemickou souvislostí. U všech kmenů byla potvrzena přítomnost klíčových genů virulence. Pouze u tří kmenů (sérotypu 1/2a, 1/2b a 1/2c) byla detekována bodová mutace v genu inlA spojovaná s expresí zkráceného proteinu internalinu A, který je zapojený do mechanismu přestupu L. monocytogenes intestinální bariérou. Závěr: Molekulární epidemiologie založená na celogenomovém sekvenování představuje účinný nástroj ke studiu populační struktury kmenů L. monocytogenes. V této studii byla zjištěna vysoká heterogenita humánních kmenů L. monocytogenes, zejména u v České republice dominantního sérotypu 1/2a. Bylo identifikováno několik klastrů s možnou epidemickou souvislostí, jejichž výskyt bude dále sledován.

Study aim: To determine the genetic diversity of human isolates of Listeria monocytogenes obtained in 2016–2020 from clinical laboratories in various locations of the Czech Republic with a focus on their possible epidemic links and virulence using whole genome sequencing data. Methods: A total of 102 human L. monocytogenes isolates, serotyped by slide agglutination in combination with multiplex PCR serotyping, were used in this study. Whole genome sequencing was performed retrospectively, and based on the obtained data, the clonal relatedness of the tested strains and the presence of virulence genes were assessed using the Ridom SeqSphere+ software. Results: In 2016-2020, 102 human isolates of L. monocytogenes were characterized, which represented 65% of all cases of listeriosis reported to the ISIN/EPIDAT systems in the Czech Republic in the monitored period. Serotype 1/2a (57%) was dominant, followed by serotype 4b (30%). Strains of serotype 1/2b (12%) and 1/2c (1%) were rarely detected. Based on the analysis of whole genome sequencing data, the strains were assigned to 26 clonal complexes and 27 sequence types. The cgMLST (core genome Multi-Locus Sequence Typing) analysis revealed four clusters of more than three strains, showing high relatedness (differences up to 10 alleles) with a possible epidemic link. The presence of all key virulence genes was confirmed in all strains. Only three strains (of serotypes 1/2a, 1/2b, and 1/2c) carried a point mutation in the inlA gene responsible for the expression of truncated internalin A protein, which is involved in the mechanism of intestinal barrier crossing by L. monocytogenes. Conclusion: Molecular epidemiology based on whole genome sequencing is an effective tool to study the population structure of L. monocytogenes strains. This study found high heterogeneity of human L. monocytogenes strains, especially for serotype 1/2a, dominant in the Czech Republic. Several clusters with a possible epidemic link have been identified, and their occurrence will be further monitored.

Ústav hygieny a technologie potravin živočišného původu a gastronomie Fakulta veterinární hygieny a ekologie Veterinární univerzita Brno

Ústav ochrany a podpory zdraví Lékařská fakulta Masarykova univerzita Brno

Výzkumný ústav veterinárního lékařství v v i Brno

Genetic diversity of human strains of Listeria monocytogenes in the Czech Republic in 2016–2020