Charakterisierung antimikrobieller Resistenzmuster bei Vibrio cholerae Isolaten aus Ghana mittels Third Generation Vollgenomsequenzierung

Abstract

Diese Arbeit untersucht die Anwendbarkeit der Vollgenomsequenzierung (VGS) zur Bestimmung antimikrobieller Resistenzmuster am Beispiel von Vibrio cholerae. Die Sequenzierung erfolgte mittels Illumina- und Nanopore-Sequenzierung von 82 V. cholerae Isolaten (Patientenproben aus Ghana 2011, 2012 und 2014), die in einer vorigen Studie experimentell auf Resistenzmuster untersucht worden waren. Zur bioinformatischen Auswertung entwickelten und implementierten wir ein Programm namens CholerAegon und identifizierten damit insgesamt 11 Resistenzgene, 10 davon durch Nanopore Sequenzdaten. Im Vergleich zu den experimentell ermittelten Resistenzmustern lieferte die VGS für Trimethoprim/ Sulfamethoxazol, Nalidixinsäure, Ciprofloxacin, Gentamicin und Tetrazyklin überzeugende Daten. Für Ampicillin und Chloramphenicol war dies jedoch nicht der Fall. In der Gegenüberstellung der verwendeten Sequenziermethoden erwiesen sich die Illumina-Daten in der Average Nucleotid Identity, die Nanopore-Daten in der Fragmentlänge und der Größe der Genomassemblierung als überlegen. Insgesamt lieferte die Kombination der Daten mittels Hybridassemblierung die besten Ergebnisse. Für Ausbruchsgeschehen bietet die Nanopore-Technologie aufgrund der mobilen Anwendbarkeit und der geringen Kosten einen großen Nutzen zur schnellen Identifizierung und epidemiologischen Überwachung von Krankheitserregern. Für detaillierte Fragestellungen, insbesondere zur Identifizierung von Punktmutationen, ist die Genauigkeit der Nanopore-Sequenzierung jedoch zurzeit noch nicht ausreichend. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die VGS bereits zufriedenstellende Ergebnisse zur Resistenzcharakterisierung liefert, jedoch in Bezug auf die Sensitivität die konventionellen Methoden noch nicht ersetzen kann. Hierzu muss in Zukunft weiteres Wissen über Resistenzgene und deren molekulare Mechanismen gesammelt und in den gängigen Open Access Datenbanken hinterlegt werden.