Growing incidence of bacteria resistant to last-line antibiotics represents one of the most important medical issue, complicating the successful treatment of life-threatening infections. In this project, molecular-epidemiological and genomic analysis of carbapenemase-producing Enterobacterales (CPE) isolated from patients in Czech hospitals and its comparison with the carbapenem-susceptible population will be performed. Whole genome sequencing and bioinformatics analysis will allow to identify specific features of CPE, high-risk clones with increased importance for public health and mobile genetic elements associated with the dissemination of resistance to carbapenems in hospitals. Complex genomic analysis will reveal genetic structure of the studied bacterial populations including their dynamics through microevolutionary changes in the clinical context of a hospital outbreak. The project outcomes will be used to improve the diagnostics of infectious diseases and to outline effective interventions for the prevention and control of the transmission of bacterial pathogens.

Narůstající incidence bakterií rezistentních k antibiotikům poslední volby představuje jeden z nejvýznamnějších medicínských problémů, který komplikuje úspěšnou léčbu život ohrožujících infekcí. V rámci navrhovaného projektu bude provedena molekulárně-epidemiologická/genomická analýza Enterobacterales produkujících karbapenemázy (CPE) izolovaných z pacientů hospitalizovaných v českých nemocnicích a srovnání s bakteriální populací citlivou ke karbapenemům. S využitím nejmodernějších postupů celogenomového sekvenování a bioinformatické analýzy budou identifikovány jedinečné rysy CPE, vysoce rizikové klony se zvýšeným významem pro zdraví populace a mobilní genetické elementy spojené s šířením rezistence ke karbapenemům v nemocnicích. Komplexní genomická analýza umožní popsat genetickou strukturu sledovaných bakteriálních populací včetně její dynamiky prostřednictvím mikroevolučních změn během šíření nemocničních nákaz. Výsledky projektu budou bezprostředně využity pro zlepšení a zpřesnění diagnostiky infekčních nemocí a návrh účinnějších postupů v prevenci a kontrole šíření patogenů.

• Klíčová slova
• Whole-genome sequencing, antibiotic resistance, antibiotická rezistence, karbapenemy, populační studie, carbapenems, genomika, genomics, Enterobacterales, celogenomová sekvenace, Enterobacterales, population study,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Dissemination of antibiotic resistant bacteria represents a top clinical challenge. Enterobacterales order, especially Escherichia coli and Klebsiella spp., is among the most common agents of urinary tract and other severe infections and is commonly resistant to multiple antibiotics. Resistant bacteria can spread from hospitals via raw sewage to urban wastewater treatment plants and into surface waters. This project is focused on revealing complex transmission routes of antibiotic resistance from hospitals to the environment using culture-dependent and -independent sequencing approaches. Whole genome sequencing will provide genetic context of clinically important bacterial clones. Metagenomics will enable characterization of complex bacterial populations, detection of genetic markers of interest (resistance and virulence genes, mobile genetic elements) and the investigation of silent sources of antibiotic resistance. Such a combined approach will reveal the spread of resistant bacteria and clinically and epidemiologically relevant elements from hospitals into the environment.

Šíření bakterií rezistentních k antibiotikům představuje závažný medicínský problém. Zástupci řádu Enterobacterales, zejména Escherichia coli a Klebsiella spp., patří mezi původce močových a jiných závažných infekcí člověka a zároveň často vykazují mnohočetnou rezistenci k antibiotikům. Rezistentní bakterie se mohou šířit z nemocnic do odpadních vod a následně přes městské čistírny odpadních vod do vod povrchových. Tento projekt je zaměřen na celkové sledování cest šíření antibiotické rezistence z nemocnic do prostředí s využitím sekvenačních technik závislých i nezávislých na předchozí kultivaci. Celogenomové sekvenování bude použito k mapování genetického pozadí klinicky závažných bakteriálních klonů. Metagenomika umožní detailní charakterizaci komplexních bakteriálních populací, detekci zájmových genetických markerů (genů rezistence, virulence, mobilních genetických elementů) a zhodnocení skrytých zdrojů antibiotické rezistence. Kombinací použitých přístupů bude zhodnoceno šíření rezistentních bakterií a klinicky a epidemiologicky důležitých elementů z nemocnic do prostředí.

• Klíčová slova
• Celogenomové sekvenování, antibiotic resistance, Escherichia coli, Escherichia coli, antibiotická rezistence, metagenomika, metagenomics, Whole Genome Sequencing, Klebsiella spp., odpadní vody, Klebsiella spp., waste waters, klinické izoláty, clinical isolates,

• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR

Growing incidence of Gram-negative bacteria resistant to drugs of last resort, carbapenems and colistin, represents one of the major issues of current medicine. Until recently, these bacteria were associated mainly with hospitalized patients, however, their spreading among animals and in the environment is being increasingly reported over last years. The project is focused on the evaluation of sources and transmission pathways of Enterobacteriace carrying plasmid-mediated genes for resistance to colistin and carbapenems in humans, food-producing animals, food, the environment and wildlife in the Czech Republic. Selective cultivation of resistant isolates will be followed by complex molecular-epidemiological typing, whole-genome sequencing and comparative plasmid analysis. The role of food chain and the environment as secondary reservoirs of clinically relevant resistance mechanisms and risks for public health will be determined. Factors favouring their selection and maintenance in human and non-human sources will be evaluated, and interventions to limit their spread will be proposed.

Rostoucí incidence gramnegativních bakterií rezistentních k antibiotikům poslední volby, karbapenemům a kolistinu, představuje jeden z nejzávažnějších problémů současné medicíny. Do nedávna byly tyto rezistentní bakterie nacházeny zejména u hospitalizovaných pacientů, v posledních letech je však pozorováno jejich šíření mezi zvířaty a v prostředí. Projekt je zaměřen na sledování zdrojů a cest šíření plazmidově kódované rezistence ke karbapenemům a kolistinu u Enterobacteriaceae z člověka, potravinových zvířat, potravin, prostředí a volně žijících živočichů v České republice. Selektivní kultivace rezistentních izolátů bude doplněna komplexní molekulárně-epidemiologickou typizací, celogenomovým sekvenováním a komparativní analýzou plazmidů. Bude zhodnocen význam potravinového řetězce a prostředí jako sekundárních zdrojů bakterií s klinicky významnými mechanizmy rezistence a rizika pro veřejné zdraví. Budou studovány faktory přispívající k jejich selekci a udržování v humánních i nehumánních zdrojích a navržena opatření k omezení jejich šíření.

• MeSH
• antibakteriální látky MeSH
• bakteriální léková rezistence MeSH
• bioznečištění MeSH
• Enterobacteriaceae účinky léků   MeSH
• karbapenemy MeSH
• kolistin MeSH
• One Health MeSH
• plazmidy MeSH
• rizikové faktory MeSH

• Konspekt
• Patologie. Klinická medicína
• NLK Obory
• farmacie a farmakologie
• environmentální vědy
• bakteriologie
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu AZV MZ ČR