Epidemiologicky významné kmeny Escherichia coli: detekce, molekulární charakterizace a jejich celogenomové sekvenování

Bc. Jiří Cejnar

Master's thesis

Epidemiologically important Escherichia coli isolates: detection, molecular characterization and their whole-genome sequencing

Abstract:

Výskyt multirezistentních bakterií a jejich rozšíření po celém světě představuje závažný problém vzhledem k omezeným možnostem léčby infekcí, které jsou způsobeny rezistentními organismy. E. coli sekvenční typ 131 (ST131) je jednou z nejdůležitějších bakteriálních linií součas-nosti kvůli vzniku multirezistence a rychlému rozšíření po celém světě. Další sekvenční typy E. coli ST69, ST73, ST95, ST127, ST405, ST648 jsou linie, které mají potenciál napodobit ST131. Nicméně jejich detekce a prevalence uniká zájmu vědců. V teoretické části diplomové práce je pojednáno o vybraných skupinách antibiotik, mechanismu rezistence na antibiotika a možnostech šíření pomocí mobilních genetických elementů. Závěrem je shrnuta charakteristika extraintestinálních linií E. coli, včetně výše uvedených sekvenčních typů. V praktické části byly optimalizovány PCR reakce k detekci významných klonálních linií, následně byly reakce otestovány na směsné DNA, kde se sledovala jejich citlivost a specifita. V druhé polovině experimentální části byla hodnocena produkce β-laktamáz ESBL a AmpC u E. coli ST131 a byl stanoven fenotypový profil rezistence k cefotaximu, ciprofloxacinu, meropenemu, fosfomycinu a kolistinu. Na základě sekvenačních dat byly u jednotlivých izolátů E. coli ST131 popsány geny rezistence, chromozomální mutace, plazmidy a fimH typ. Na závěr byly naznačeny možné cesty přenosu E. coli ST131 do životního prostředí.

Abstract:

The occurrence of multidrugresistant bacteria and their spread worldwide is a serious problem due to the limited treatment options for infections that are caused by resistant bacteria. E. coli sequence type 131 (ST131) is one of the most important bacterial lineages due to the emergence of multidrug resistance and rapid worldwide spread. Other sequence types of E. coli ST69, ST73, ST95, ST127, ST405, ST648 are lineages that have the potential to copy ST131. Nevertheless, their detection and prevalence it's not main interest of scientists. The theoretical part of the thesis deals with selected groups of antibiotics, their mechanisms of resistance and the possibility of spread by mobile elements. The conclusion summarizes the characteristics of the extraintestinal E. coli lineages, including mentioned sequence types. In the experimental part, we optimized PCR reactions to detect significant clone lineages, then the reactions were tested on mixed DNA, where their sensitivity and specificity were monitored. In the second half of the experimental part, the production of β-lactamase ESBL and AmpC in E. coli ST131 was evaluated and the phenotypic profile of resistance to cefotaxime, ciprofloxacin, meropenem, fosfomycin and colistin was determined. Based on sequencing data isolates of E. coli ST131 were described for resistance genes, chromosomal mutations, plasmids, and fimH type. Finally, possible pathways for transferring E. coli ST131 to the environment were suggested.

Keywords

E. coli ST131, antibiotická rezistence, fluorochinolony, β-laktamy, ESBL

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 6. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 13. 7. 2021
• Supervisor: Mgr. Ivana Jamborová
• Reader: Mgr. Lenka Micenková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Microbiology / Microbiology