UNLABELLED: The paper presents the study of a set of isolates of Streptococcus pneumoniae, which comprised two heterogeneous subpopulations, one of which was susceptible and the other resistant to optochin. The aim of the study was to compare the results of serotyping, multilocus sequence typing (MLST), ribosomal multilocus sequence typing (rMLST), and variation analysis of these subpopulations and to investigate the genetic probable causes of optochin resistance. The strains studied were cultured from samples taken from patients with invasive pneumococcal disease in the Czech Republic in 2019 and 2020. A total of 10 studied pairs of isolates were subject to serotyping and whole-genome sequencing (WGS). None of the typing methods (serotyping, MLST, or rMLST) applied to pairs of optochin-susceptible and optochin-resistant isolates revealed differences in serotype, sequence type, or ribosomal sequence type. The WGS data analysis identified point mutations in ATP (adenosine triphosphate) synthase genes in 8 of the 10 optochin-resistant isolates. In seven optochin-resistant isolates, the mutation was found in the atpC gene and in one isolate in the atpA gene. One of the mutations in the atpC gene has not yet been published in the literature; it is a mutation at position 143T > C with an amino acid change of Val48Ala. In 8 out of the 10 optochin-resistant isolates, the possible genetic basis for resistance was identified, involving point mutations in the atpA and atpC genes. In the remaining two isolates, no clear genetic explanation for the optochin resistance in S. pneumoniae was found, based on current knowledge. IMPORTANCE: Globally, among the most fundamental tests used for the identification of Streptococcus pneumoniae isolates is determining susceptibility to optochin. In the last 2 decades, optochin-resistant strains have been frequently reported in the literature, which can lead to the misidentification of S. pneumoniae. This study compares whole-genome sequencing data of optochin-susceptible and optochin-resistant subpopulations of S. pneumoniae isolates and investigates the genetic probable causes of resistance in the genomes of optochin-resistant subpopulations.
- MeSH
- antibakteriální látky * farmakologie MeSH
- bakteriální léková rezistence * genetika MeSH
- bakteriální proteiny genetika MeSH
- chinin analogy a deriváty MeSH
- genom bakteriální MeSH
- lidé MeSH
- mikrobiální testy citlivosti MeSH
- multilokusová sekvenční typizace MeSH
- pneumokokové infekce mikrobiologie MeSH
- sekvenování celého genomu MeSH
- sérotypizace MeSH
- Streptococcus pneumoniae * genetika účinky léků izolace a purifikace klasifikace MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- srovnávací studie MeSH
- Geografické názvy
- Česká republika MeSH
x
x
- MeSH
- genotypizační techniky MeSH
- hlášení nemocí MeSH
- lidé MeSH
- Streptococcus pyogenes * izolace a purifikace patogenita MeSH
- streptokokové infekce * epidemiologie MeSH
- věkové faktory MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- grafy a diagramy MeSH
- Geografické názvy
- Česká republika MeSH
Streptococcus pneumoniae (pneumokok) je grampozitivní kok vyvolávající jak neinvazivní, tak invazivní infekční onemocnění. Onemocnění vyvolaná pneumokokem mohou být preventabilní očkováním. Invazivní pneumokoková onemocnění (IPO) musí splňovat mezinárodní definici případu, jsou hlášena na národní i mezinárodní úrovni a v řadě zemí, včetně České republiky, jsou sledována v programu surveillance. Důležitou součástí surveillance IPO je sledování vyskytujících se sérotypů, hodnocení četnosti jednotlivých sérotypů v čase a v relaci k probíhajícím vakcinačním programům. Ve světe i v České republice je u pneumokoků stále častěji prováděna metoda celogenomové sekvenace (whole genome sequencing, WGS), která umožňuje určování sérotypu pneumokoků ze sekvenačních dat, dále přesnou analýzu jejich genetických vztahů a studium genů obsažených v jejich genomu. Celogenomová sekvenace umožňuje získávat spolehlivá a mezinárodně srovnatelná sekvenační data, která lze snadno sdílet. Sekvenační data jsou analyzována pomocí bioinformatických nástrojů, které vyžadují znalosti z oblasti přírodních věd s důrazem na genetiku a znalosti z oblasti bioinformatiky. V publikaci jsou představeny některé možnosti analýzy pneumokoka, kterými jsou sérotypizace, multilokusová sekvenační typizace (MLST), ribozomální MLST (rMLST), core genome MLST (cgMLST), whole genome MLST (wgMLST), single nucleotide polymorphism (SNP) analýza, určení Global Pneumococcal Sequence Cluster (GPSC), stanovení genů virulence a genů antibiotické rezistence. U metody WGS je prezentována strategie její aplikace v Evropě a realizace v praxi. Analýza pneumokoků metodou WGS představuje zlepšení v provádění surveillance IPO, kdy je sérotyp určován molekulárně geneticky, jsou prováděny další podrobnější typizace, získaná data lze snadno mezinárodně porovnávat a lze lépe hodnotit účinnost vakcinačních programů.
Streptococcus pneumoniae (pneumococcus) is a Gram-positive coccus causing both non-invasive and invasive infectious diseases. Pneumococcal diseases are vaccine preventable. Invasive pneumococcal diseases (IPD) meeting the international case definition are reported nationally and internationally and are subject to surveillance programmes in many countries, including the Czech Republic. An important part of IPD surveillance is the monitoring of causative serotypes and their frequency over time and in relation to ongoing vaccination programmes. In the world and in the Czech Republic, whole genome sequencing (WGS) is increasingly used for pneumococci, which allows for serotyping from sequencing data, precise analysis of their genetic relationships, and the study of genes present in their genome. Whole-genome sequencing enables the generation of reliable and internationally comparable data that can be easily shared. Sequencing data are analysed using bioinformatics tools that require knowledge in the field of natural sciences with an emphasis on genetics and expertise in bioinformatics. This publication presents some options for pneumococcal analysis, i.e., serotyping, multilocus sequence typing (MLST), ribosomal MLST (rMLST), core genome MLST (cgMLST), whole genome MLST (wgMLST), single nucleotide polymorphism (SNP) analysis, assignment to Global Pneumococcal Sequence Cluster (GPSC), and identification of virulence genes and antibiotic resistance genes. The WGS strategies and applications for Europe and WGS implementation in practice are presented. WGS analysis of pneumococci allows for improved IPD surveillance, thanks to molecular serotyping, more detailed typing, generation of internationally comparable data, and improved evaluation of the effectiveness of vaccination programmes.
- MeSH
- molekulární biologie metody MeSH
- multilokusová sekvenční typizace klasifikace metody MeSH
- pneumokokové infekce mikrobiologie MeSH
- sekvenování celého genomu * metody normy MeSH
- séroskupina MeSH
- sérotypizace klasifikace metody MeSH
- Streptococcus pneumoniae * genetika izolace a purifikace MeSH
- techniky typizace bakterií klasifikace MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Od prosince 2022 došlo dle dat Národní referenční laboratoře pro streptokokové nákazy (NRL/STR) k nárůstu počtu případů invazivního onemocnění vyvolaného Streptococcus pyogenes (iGAS). Trend pokračoval i v roce 2023, kdy bylo zaznamenáváno zvýšené množství případů především během jarních měsíců s poklesem výskytu v letních měsících. Zvýšený výskyt iGAS v tomto období byl hlášen i z jiných států Evropy a z USA. Invazivní onemocnění vyvolaná S. pyogenes jsou povinně hlášena do Informačního systému infekčních nemocí (ISIN), není však zaveden surveillance program iGAS a posílání izolátů S. pyogenes do NRL/STR je založeno na dobrovolnosti a spolupráci NRL/STR a terénních laboratoří. V NRL/STR byla u všech doručených izolátů S. pyogenes prováděna emm typizace, u vybraných izolátů byla testována citlivost k antibiotikům, dále byla provedena multilokusová sekvenační typizace a celogenomová sekvenace.
Since December 2022, there had been an increase in the number of cases of invasive disease caused by Streptococcus pyogenes (iGAS), according to data from the National Reference Laboratory for Streptococcal Infections (NRL/STR). The trend continued in 2023, with an increased number of cases primarily during the spring months with a decrease in incidence during the summer months. Increased incidence of iGAS during this period was also reported from other European countries and the USA. Invasive diseases caused by S. pyogenes must be reported to the Infectious Disease Information System (ISIN), but there is no surveillance programme for iGAS and S. pyogenes isolates are thus sent to NRL/STR based on voluntary and collaborative efforts between NRL/STR and field laboratories. At the NRL/STR, all S. pyogenes isolates received were emm typed, selected isolates were tested for antibiotic susceptibility, and multilocus sequence typing and whole genome sequencing were performed.
V NRL pro streptokokové nákazy byl v letech 2008–2020 metodou latexové aglutinace určován sérotyp u 1 038 vzorků Streptococcus agalactiae od 972 pacientů. U 43 izolátů (4,4 %) se určení sérotypu nepodařilo a byly označeny jako netypovatelné. Cílem této práce bylo u těchto netypovatelných izolátů určit genotyp metodou multiplexové polymerázové řetězové reakce (mPCR). Genotyp se podařilo určit u celého souboru 43 netypovatelných izolátů. Nejčastěji byl zjištěn genotyp V (41,9 %), následován genotypem Ia (20,9 %). U izolátů s latexaglutinací určeným sérotypem převažoval sérotyp III (29,2 %) a sérotyp V byl z hlediska výskytu na 2. místě (26,2 %). Byla získána kompletní data o výskytu sérotypů/genotypů S. agalactiae v České republice v letech 2008–2020. Monitorování výskytu sérotypů a genotypů je důležitou součástí zavádění případné vakcíny proti S. agalactiae do klinické praxe.
The NRL for Streptococcal Infections performed serotyping of 1038 isolates of Streptococcus agalactiae from 972 patients by the latex agglutination method in 2008–2020. Forty-three isolates (4.4%) whose serotyping failed were classified as non-typeable. The aim of the present study was to determine the genotype of these non-typeable isolates using multiplex polymerase chain reaction (mPCR). Genotyping was successful in the entire set of 43 non-typeable isolates. The most common genotype was V (41.9%), followed by Ia (20.9%). The isolates serotyped by latex agglutination were predominantly assigned to serotype III (29.2%) and V (26.2%). Complete data were obtained on the prevalence of S. agalactiae serotypes/genotypes in the Czech Republic in 2008–2020. Monitoring the serotype and genotype distribution of the pathogen is a prerequisite for the introduction of a potential vaccine against S. agalactiae into clinical practice.
