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Tipo: Tese
Título: Abordagem Integrada para Predição de Perfis de Resistência a Antimicrobianos à Partir de Dados Genômicos de Isolados Clínicos de Corynebacterium spp.
Título(s) alternativo(s): An Integrated Approach for Genome-Based Prediction of Antimicrobial Resistance Profiles in Clinical Isolates of Corynebacterium spp.
Autor(es): Rocha, Danilo Jobim Passos Gil da
Primeiro Orientador: Pacheco, Luis Gustavo Carvalho
metadata.dc.contributor.referee1: Pacheco, Luis Gustavo Carvalho
metadata.dc.contributor.referee2: Pedreira, Joice Neves Reis
metadata.dc.contributor.referee3: Freitas, Humberto Fonseca de
metadata.dc.contributor.referee4: Castro, Thiago Luiz de Paula
metadata.dc.contributor.referee5: Aguiar, Eric Roberto Guimarães Rocha
Resumo: A resistência aos antimicrobianos representa uma ameaça à saúde pública global. A rápida disseminação de bactérias patogênicas multirresistentes e a incapacidade dos antibióticos em combatê-las efetivamente têm levado a infecções mais graves e prolongadas. Para mitigar esse desafio, o sequenciamento genômico (Whole-genome sequencing) tem sido proposto como uma ferramenta de vigilância epidemiológica e ainda como alternativa aos testes fenotípicos de predição de resistência com a promessa de resultados rápidos, precisos e tratamento melhor direcionado. Contudo, para este último, sua aplicação enfrenta importantes obstáculos. Para organismos de importância clínica, como Mycobacterium tuberculosis, alguns estudos conseguem estabelecer concordâncias de até 99% entre genótipo e fenótipo de susceptibilidade a antibióticos. Por outro lado, para outros microrganismos, como os patógenos emergentes do gênero Corynebacterium, estão longe de alcançarem uma concordância aceitável na aplicação clínica, um reflexo da carência de entendimento do microrganismo e seus mecanismos de resistência. Neste trabalho nós sequenciamos o isolado multirresistente VH4248 do Hospital Marqués de Valdecillla em Santander-Espanha, identificado como C. urealyticum por métodos microbiológicos clássicos e VITEK1. Ferramentas de identificação baseadas em genoma estabeleceram uma similaridade de apenas 93,7% com o banco de dados de C. urealyticum, fazendo necessária a reclassificação para Corynebacterium sp. Também, montamos, anotamos e exploramos os genomas de 107 isolados de C. striatum disponíveis publicamente com as ferramentas PATRIC (BV-BRC), KmerResistance e Resfinder, para predição genômica de resistência a antibióticos das seguintes classes: beta-lactâmicos, aminoglicosídeos, macrolídeos, tetraciclinas e fluoroquinolonas. Comparamos os resultados com os dados fenotípicos através de curvas ROC e identificamos os genes ermX, tetW e blaA bastante distribuídos e com área sob a curva ROC (AUC) > 0,874 para os antibióticos eritromicina, tetraciclina e penicilina. Contudo, todas as ferramentas de predição demonstram capacidade subótima para predição de resistência em C.striatum, quando avaliadas de acordo com parâmetros internacionais: major error rates (MERs) e very major error rates (VMERs). De acordo, quando avaliamos por reação em cadeia da polimerase (PCR) novos isolados clínicos de Corynebacterium spp. (n = 18), utilizando oligonucleotídeos iniciadores para os principais genes de resistência a antimicrobianos identificados, somente os genes tetW e ermX apresentaram bons níveis de concordância com os resultados de testes fenotípicos de susceptibilidade a antibióticos (94.1% e 83.3%, respectivamente). Portanto, conclui-se que maiores estudos são necessários para padronizar e estabelecer estratégias eficientes de predição de resistência baseada em dados genômicos de Corynebacterium spp. clinicamente relevantes.
Abstract: Antimicrobial resistance represents a threat to global public health. The rapid spread of multidrug-resistant pathogenic bacteria and the inability of antibiotics to effectively combat them have led to more severe and prolonged infections. To mitigate this challenge, whole-genome sequencing has been proposed as a tool for epidemiological surveillance and as an alternative to phenotypic tests for predicting resistance, with the promise of rapid, accurate results and better-targeted treatment. However, its application for the latter faces significant obstacles. For clinically important organisms such as Mycobacterium tuberculosis, some studies can establish up to 99% concordance between genotype and antibiotic susceptibility phenotype. On the other hand, other microorganisms, such as emerging pathogens of the Corynebacterium genus, are far from achieving an acceptable level of concordance in clinical application, reflecting a lack of understanding of the microorganism and its resistance mechanisms. In this work, we sequenced the multidrug-resistant isolate VH4248 from the Hospital Marqués de Valdecillla in Santander, Spain, identified as C. urealyticum by classical microbiological and VITEK1 methods. Genome-based identification tools established only a 93.7% similarity with the C. urealyticum database, making reclassification to Corynebacterium sp. necessary. We also assembled, annotated, and explored the genomes of 107 publicly available C. striatum isolates using the PATRIC (BV-BRC), KmerResistance, and Resfinder tools for genomic prediction of antibiotic resistance to beta-lactams, aminoglycosides, macrolides, tetracyclines, and fluoroquinolones. We compared the results with phenotypic data through ROC curves and identified the widely distributed ermX, tetW, and blaA genes with ROC curve areas (AUC) > 0.874 for erythromycin, tetracycline, and penicillin antibiotics. However, all prediction tools showed suboptimal capacity for predicting resistance in C. striatum when evaluated according to international parameters: major error rates (MERs) and very major error rates (VMERs). Accordingly, when we evaluated new clinical isolates of Corynebacterium spp. (n = 18) by polymerase chain reaction (PCR) using primer oligonucleotides for the major identified antibiotic resistance genes, only tetW and ermX genes showed good levels of concordance with phenotypic antibiotic susceptibility test results (94.1% and 83.3%, respectively). Therefore, we conclude that further studies are needed to standardize and establish efficient strategies for resistance prediction based on genomic data from clinically relevant Corynebacterium spp.
Palavras-chave: Sequenciamento genômico
Resistência antimicrobiana
Corynebacterium
Corynebacterium striatum
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Ciências da Saúde - ICS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Biotecnologia (PPGBiotec) 
Tipo de Acesso: CC0 1.0 Universal
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37478
Data do documento: 30-Mai-2023
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