Directives de Soumission d'Échantillons
Introduction – Pourquoi l'analyse des ARG est importante
La résistance aux antibiotiques est reconnue par le Organisation mondiale de la santé comme l'une des 10 principales menaces pour la santé mondiale.Les infections résistantes augmentent la mortalité et les échecs de traitement, tandis que les gènes de résistance persistent dans l'environnement, souvent cachés sur plasmides et éléments mobiles qui se répandent parmi les espèces. Les méthodes de diagnostic traditionnelles sont lentes, fragmentées et échouent souvent à détecter gènes de résistance à faible abondance ou nouveaux gènes de résistance.
CD Genomics Analyse des gènes de résistance aux antibiotiques basée sur le séquençage surmonte ces barrières. En livrant lectures complètes et données en temps réelnotre service permet :
- Classification complète des gènes de résistance aux antibiotiques à travers les plasmides, les chromosomes et les éléments intégratifs.
- Annotation précise utilisant des bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques soigneusement sélectionnées.
- Prédiction précise des gènes de résistance aux antibiotiques, y compris les marqueurs de résistance portés par des plasmides à faible copie non détectés par les plateformes de séquençage à court terme.
Ce que nous livrons – Capacités clés
- Détection complète des ARG : gènes de résistance aux antibiotiques connus à travers les chromosomes, les plasmides et les éléments génétiques mobiles (EGM).
- Annotation et classification précises des ARG à l'aide de bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques soigneusement sélectionnées (par exemple, CARD, ARO).
- Localisation plasmidique vs chromosomique des ARGs pour évaluer le risque de transfert horizontal de gènes.
- Prédiction de la transférabilité des ARG et attribution aux hôtes/taxons microbiens.
- Profilage de l'abondance et de la diversité des classes d'ARG dans vos échantillons.
- Conception flexible : prend en charge l'analyse en temps réel ou le séquençage hybride (Nanopore + lectures courtes) selon les besoins du projet.
Flux de travail détaillé
| Étape | Description | Étapes et outils techniques clés | Mesures de sortie et de qualité |
|---|---|---|---|
| Échantillonnage QC et extraction d'ADN | Accepte une variété de types d'échantillons : isolats, métagénomes, environnementaux, cliniques, agricoles. | Extraire de l'ADN de haute masse moléculaire ; évaluer la pureté et l'intégrité ; quantifier l'ADN. | Métriques de contrôle qualité (rendement, pureté, taille des fragments) pour garantir l'exactitude en aval. |
| Préparation de bibliothèque et séquençage | Préparez des échantillons pour le séquençage ; prend en charge le marquage par code-barres / le multiplexage si nécessaire. | Utilisez des kits de bibliothèque appropriés ; configurez les cellules de flux ; optimisez la longueur de lecture. | Jeux de données bruts avec des lectures longues de haute qualité. |
| Appel de base et traitement des lectures | Convertir les signaux bruts en lectures ; filtrer et nettoyer les lectures avant l'analyse en aval. | Utilisez un appel de base à haute précision (par exemple, Guppy), le rognage des adaptateurs, et le filtrage des lectures de faible qualité/courtes. | FASTQs nettoyés ; distribution de la qualité des lectures ; métriques de longueur. |
| Assemblage et construction de contigs (Optionnel / Hybride) | Si désiré, construisez des séquences continues plus longues pour résoudre des clusters ARG complexes. | Assemblers (par exemple, Flye), polissage (par exemple, Racon, Medaka), polissage hybride si des lectures courtes sont impliquées. | N50 des contigs amélioré, contenu génétique plus complet, meilleure clarté structurelle. |
| Détection des ARG et annotation de base de données | Les cartes de lectures/contigs contre les bases de données ARG ; classer les types et mécanismes de résistance. | Utilisez des outils pour s'aligner sur CARD/ARO ; regroupez les ARG similaires ; identification taxonomique des hôtes. | Liste des ARGs avec classification (famille de gènes, mécanisme), annotation des espèces/taxons. |
| Attribution de plasmides / chromosomes et détection de MGE | Déterminez si les ARG sont situés sur des plasmides ou des chromosomes ; identifiez les éléments génétiques mobiles. | Outils de détection de plasmides (par exemple, MOB-suite ou équivalents) ; détection d'intégrons, de transposons, d'ICE ; visualisation de clusters de gènes. | Cartographie des ARG dans un contexte plasmidique ou chromosomique ; cartes de clusters géniques visuelles ; indicateurs de transférabilité. |
| Rapport et Visualisation | Générez des résultats conçus pour la recherche, la publication ou l'utilisation réglementaire. | Tableaux d'abondance ; cartes génétiques annotées ; graphiques comparant les ARGs entre les échantillons ; informations phylogénétiques ou contextuelles sur l'hôte. | Figures prêtes pour publication ; tableaux d'annotation complets ; visualisation claire de la localisation et de la mobilité des gènes. |
Capacités d'analyse en bioinformatique
| Catégorie d'analyse | Analyse de base | Analyse avancée | Analyse intégrée multi-omique |
|---|---|---|---|
| Détection et annotation des ARG | Identifier des gènes de résistance aux antibiotiques connus (ARG) en alignant les lectures/contigs sur des bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques curées (par exemple, CARD, ARO) ; classer par famille de gènes, mécanisme de résistance. | Prédire des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) nouveaux ou à faible homologie ; analyser les clusters de gènes ARG (gènes co-localisés), les éléments génétiques mobiles (transposons, intégrons) ; annotation fonctionnelle des mécanismes de résistance. | Combiner les données métagénomiques et transcriptomiques pour déterminer quels ARGs sont exprimés ; utiliser la protéomique pour vérifier la production d'enzymes de résistance ; corréler la présence d'ARG avec des données phénotypiques ou des niveaux d'expression. |
| Hôte / Cartographie de Taxonomie | Attribuer des ARGs aux niveaux taxonomiques (espèce, genre, famille) en utilisant des outils de classification. | Co-localisation des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) avec les génomes microbiens hôtes ; construire un réseau ARG-hôte ; inférer la gamme d'hôtes et la propagation potentielle. | Intégrer des métatranscriptomes ou des données de cellules uniques pour observer les hôtes actifs ; combiner avec 16S/shotgun pour la diversité ; lier l'expression/protéome à l'identité de l'hôte. |
| Plasmide vs Chromosome & Mobilité | Distinguer si les ARGs sont portés par des plasmides ou par des chromosomes ; détection des MGE connus. | Cartographie détaillée des structures de plasmides, détection de nouveaux événements de fusion de plasmides ; identification des séquences d'insertion, des éléments conjugatifs intégratifs ; estimation du nombre de copies de plasmides. | Utilisez des séquences hybrides à lecture longue et à lecture courte, ainsi que la transcriptomique / protéomique, pour confirmer l'utilisation active des éléments mobiles ; combinez cela avec des données de méthylation ou d'épigénomique pour évaluer la régulation de la mobilité. |
| Profilage de l'abondance et de la diversité | Quantifier l'abondance des ARG (comptes normalisés), les métriques de diversité (par exemple, Shannon, Simpson), comparer entre les échantillons. | Abondance différentielle à travers les conditions ; réseau de co-occurrence des classes d'ARG ; apprentissage automatique pour détecter les ARG marqueurs ; détection de tendances. | Comparer le métagénome au métatranscriptome : abondance vs expression ; corréler les métadonnées environnementales/clinique avec la diversité des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) ; intégrer la métabolomique / les variables environnementales pour détecter les pressions de sélection. |
| Visualisation et Rapport | Sorties visuelles de base : graphiques à barres, cartes thermiques, tableaux de classification ARG. | Cartes de clusters ARG, diagrammes de plasmides vs chromosomes, graphiques de réseaux hôte-ARG, visualisations du contexte des éléments mobiles. | Tableaux de bord visuels multi-omiques : expression vs nombre de copies de gènes, co-occurrence à travers les omiques, PCA/PCoA / diagrammes de réseau montrant les relations omiques. |
| Contrôle de qualité et confiance | Filtrage par qualité de lecture, identité d'alignement minimale et couverture ; seuils pour réduire les faux positifs ; utilisation de bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques curées. | Validation des ARGs à faible abondance ; soutien de la profondeur de couverture ; validation croisée entre les lectures/assemblages ; évaluation du contexte génétique ; utilisation de plusieurs bases de données / modèles. | Validation croisée des omiques : confirmation de l'expression, preuves protéomiques ; cohérence entre les ensembles de données ; validation environnementale ou phénotypique lorsque disponible. |
Assurance Qualité
- Utilisation de bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques soigneusement sélectionnées pour réduire les faux positifs.
- Seules les correspondances à haute confiance sont annotées (basées sur la similarité de séquence, la couverture, le contexte taxonomique).
- Vérification du contexte ARG (voisins de gènes, éléments mobiles) pour garantir l'exactitude des attributions.
- Données livrées avec transparence : métriques de contrôle qualité, statistiques d'assemblage, distributions de longueur/qualité des lectures.
Applications de l'analyse ARG
Notre service d'analyse ARG prend en charge un large éventail d'applications de recherche, de surveillance et de sciences appliquées. Voici les cas d'utilisation clés pour les laboratoires académiques, les CRO et les institutions.
Recherche Clinique et Pathogène
- Détecter des gènes de résistance aux antibiotiques cachés ou à faible abondance, en particulier les gènes de résistance aux antibiotiques médiés par plasmides, dans des isolats cliniques.
- Prédire les phénotypes de résistance à partir de données génomiques pour soutenir la recherche sur la fonction des ARG, la comparaison des souches, les tests d'hypothèses et la compréhension des mécanismes de résistance.
- Surveiller la résistance émergente (par exemple, les nouvelles carbapénémases) avant qu'elle ne se propage.
Surveillance environnementale et santé publique
- Suivre les ARG dans les stations d'épuration, les rivières, le sol et le ruissellement agricole pour surveiller la dynamique du résistome environnemental.
- Évaluer la mobilité des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) via des plasmides et des éléments génétiques mobiles (EGM) pour comprendre les risques de transfert horizontal de gènes.
Recherche Agricole et Vétérinaire
- Étudier les structures du résistant aux antibiotiques dans le bétail, les microbiomes animaux, le fumier et les systèmes de production alimentaire.
- Évaluer les impacts de l'utilisation d'antibiotiques en agriculture par le lien des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) aux plasmides ou aux éléments génétiques mobiles (EGM) pour le risque de transfert.
Écologie microbienne et recherche fondamentale
- Étudier la classification et la diversité des ARG au sein des communautés microbiennes.
- Étudier la co-occurrence des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) avec d'autres types de gènes (par exemple, les gènes de résistance aux métaux), afin de comprendre les pressions de co-sélection.
- Résoudre le contexte génétique complet et le fond génétique (chromosome contre plasmide, éléments voisins) que les courtes lectures ne peuvent pas capturer de manière adéquate.
Surveillance en temps réel et déployable sur le terrain
- Les environnements de soins sur place ou in situ (cliniques, sites de terrain) bénéficient de flux de travail de détection des ARG en temps réel.
- Systèmes d'alerte précoce pour le suivi des épidémies, les événements de contamination environnementale et les menaces de résistance émergentes.
Livrables
- Fichiers de lecture bruts et traités (FASTQ / FASTA)
- Contigs assemblés ou séquences de plasmides si demandé.
- Tables ARG annotées : noms de gènes, classe, mécanisme, antibiotiques associés.
- Rapports d'affectation des plasmides et des chromosomes
- Profils d'abondance et de diversité des gènes de résistance aux antibiotiques par échantillon
- Visualisations : cartes génétiques, diagrammes de clusters, contexte hôte/phylogénie
- Documentation complète des méthodes et rapport de contrôle qualité pour garantir la reproductibilité.
Questions Fréquemment Posées
Q : Qu'est-ce qu'un service d'analyse des gènes de résistance aux antibiotiques et comment peut-il aider ma recherche ?
L'analyse des gènes de résistance aux antibiotiques est un service qui utilise le séquençage (par exemple, les lectures longues Nanopore) et la bioinformatique pour détecter, classer et annoter les gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) dans vos échantillons ; il aide les laboratoires, les clients des CRO et les institutions académiques à découvrir les types d'ARG (portés par des plasmides ou chromosomiques), à prédire les mécanismes de résistance, à suivre les éléments génétiques mobiles et à quantifier l'abondance des ARG pour soutenir la surveillance, le diagnostic ou les études agricoles/environnementales.
Q : Quelle est la précision de la classification et de l'annotation des ARG à l'aide de bases de données de gènes de résistance soigneusement sélectionnées ?
Lors de l'utilisation de bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques soigneusement sélectionnées (comme CARD/ARO/SARG), combinées avec des lectures longues de haute qualité (par exemple, provenant de Nanopore), l'annotation et la classification des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) sont très précises ; les seuils de correspondance (identité, couverture) garantissent que les gènes sont correctement assignés, et la distinction entre plasmides et chromosomes donne un contexte pour les ARG mobiles, réduisant ainsi les erreurs de classification et aidant à la prédiction de la résistance.
Q : Pouvez-vous distinguer les ARG sur les plasmides de ceux sur les chromosomes, et pourquoi cela est-il important ?
Oui, une partie du flux de travail d'analyse implique l'attribution des plasmides par rapport aux chromosomes en détectant les séquences de plasmides et les éléments génétiques mobiles (EGMs), afin que nous puissions déterminer si un gène de résistance aux antibiotiques (ARG) est probablement transférable ; cette distinction est importante car les ARG portés par des plasmides se propagent plus facilement entre les bactéries, augmentant ainsi le risque, et connaître l'emplacement améliore la compréhension de la mobilité des gènes et de l'épidémiologie.
Q : Ai-je besoin d'un volume plus élevé ou d'une qualité spéciale d'ADN pour la détection des ARG ?
Pour obtenir une détection fiable, en particulier pour les ARGs à faible abondance ou la localisation de plasmides, un ADN de haute masse moléculaire avec une bonne pureté est préféré ; bien que nous puissions travailler avec une gamme de types d'échantillons, le filtrage de qualité et les étapes de préparation de bibliothèque sont optimisés pour réduire le bruit et améliorer la confiance dans la prédiction des gènes de résistance aux antibiotiques.
Q : Comment assurez-vous un faible taux de faux positifs dans la détection et la prédiction des ARG ?
Nous utilisons des pipelines de bioinformatique rigoureux incluant le contrôle de qualité du basecalling, le découpage des lectures, l'alignement sur des bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques soigneusement sélectionnées, le filtrage par identité de séquence et seuils de couverture, ainsi que la vérification du contexte génétique (éléments mobiles voisins ou attribution chromosome/plasmide) afin que les prédictions des gènes de résistance aux antibiotiques soient robustes et fiables.
Q : Ce service peut-il être utilisé pour des échantillons cliniques ainsi que pour des échantillons environnementaux ou agricoles ?
Oui, cette analyse des ARG est applicable à une variété de types d'échantillons—isolats cliniques, eaux usées, sols, microbiomes de bétail, etc.—puisque les méthodes détectent les ARG dans diverses communautés microbiennes ; les mêmes capacités de classification, d'annotation et d'attribution de plasmides s'appliquent, bien que la préparation des échantillons et la profondeur puissent varier en fonction de l'environnement ou du type de matrice.
Q : Quels types de résultats et de rapports vais-je recevoir du service d'analyse ARG ?
Vous recevrez des tableaux annotés de gènes de résistance aux antibiotiques (nom du gène, mécanisme/classe, taxa hôtes), des profils d'abondance et de diversité, des cartes de localisation des plasmides par rapport aux chromosomes, des visualisations (cartes thermiques, diagrammes de clusters de gènes, graphiques de réseau), des fichiers de séquences brutes et traitées, ainsi que des documents de méthodes/contrôle qualité pour la reproductibilité.
Q : Quels services de séquençage connexes peuvent compléter l'analyse ARG ?
Des services tels que le séquençage ultra-long Nanopore, le séquençage d'amplicons Nanopore, le séquençage ciblé Nanopore, le séquençage de lncRNA plein longueur Nanopore, le séquençage de transcrits plein longueur Nanopore, le séquençage direct d'ARN Nanopore et l'aperçu général du séquençage Nanopore sont tous des offres complémentaires qui peuvent améliorer la détection des gènes de résistance aux antibiotiques (par exemple, les lectures ultra-longues aident à résoudre de grands plasmides, les approches d'amplicons ou ciblées aident à valider des gènes spécifiques), renforçant ainsi la compréhension globale de la localisation, de la classification et de l'annotation des plasmides de gènes de résistance aux antibiotiques.
Étude de cas : Résistome et microbiome intestinal chez les patients hospitalisés, sud du Brésil
Désolé, je ne peux pas traduire sans texte source. Veuillez fournir le texte à traduire. Frontières dans les antibiotiques (2025)
DOI : 10.3389/frabi.2024.1489356
1. Contexte
La résistance aux antimicrobiens est un défi de santé mondiale critique. Les patients hospitalisés sont particulièrement vulnérables en raison de l'exposition aux antibiotiques et des microbiomes altérés. Cette étude a examiné le résistome intestinal et la composition du microbiome des patients admis dans un hôpital du sud du Brésil, une région avec une activité d'élevage intensive qui augmente l'exposition environnementale aux gènes de résistance aux antibiotiques.
2. Méthodes
- Collecte d'échantillons : Échantillons fécaux des patients à l'admission et à la sortie.
- Séquençage : Séquençage métagénomique de l'ADN microbien.
- Bioinformatique : détection des ARG contre des bases de données de gènes de résistance aux antibiotiques, quantification du résistome et profilage taxonomique du microbiome.
- Comparaisons : Profils d'admission vs. de sortie pour identifier les dynamiques du résistome pendant l'hospitalisation.
3. Résultats
- Prévalence élevée des gènes de résistance aux aminoglycosides et aux tétracyclines dans les microbiomes des patients.
- Des gènes mcr (conférant une résistance à la colistine) ont été détectés à l'admission et au moment de la sortie.
- La diversité du résistome a augmenté pendant l'hospitalisation, avec certains gènes de résistance aux antibiotiques enrichis après le traitement antibiotique.
- Des changements dans la composition du microbiome (par exemple, une augmentation des Enterobacteriaceae) ont été associés à des modifications du résistome.
Figure. Composition du résistome chez les patients hospitalisés, comparant les échantillons à l'admission et à la sortie. Les classes de gènes aminoglycosides, tétracyclines et mcr sont mises en évidence comme des contributeurs dominants.
4. Conclusions
- L'hospitalisation et l'exposition aux antibiotiques peuvent élargir le résistant intestinal, enrichissant les ARGs cliniquement importants.
- La persistance des gènes mcr soulève des inquiétudes concernant la résistance au colistine transférable.
- L'analyse intégrée du microbiome et du résistome fournit des informations exploitables pour la gestion des antibiotiques et le contrôle des infections.
- Ce cas démontre la valeur de la surveillance des ARG utilisant la métagénomique dans les milieux cliniques.
Références :
- Coltro EP, Cafferati Beltrame L, da Cunha CR, Zamparette CP, Feltrin C, Benetti Filho V, Vanny PA, Beduschi Filho S, Klein TCR, Scheffer MC, Palmeiro JK, Wagner G, Sincero TCM, Zárate-Bladés CR. Évaluation du résistome et de la composition du microbiome intestinal des patients hospitalisés dans une unité de santé du sud du Brésil, provenant d'une région à forte production d'élevage animal.. Antibiotique Front2025 Jan 17;3:1489356. doi: 10.3389/frabi.2024.1489356. PMID: 39896720; PMCID: PMC11782142.
- Peter S, Bosio M, Gross C, Bezdan D, Gutierrez J, Oberhettinger P, Liese J, Vogel W, Dörfel D, Berger L, Marschal M, Willmann M, Gut I, Gut M, Autenrieth I, Ossowski S. Suivi du transfert de la résistance aux antibiotiques et évolution rapide des plasmides dans un environnement hospitalier par séquençage Nanopore. mSphere. 2020 19 août;5(4):e00525-20. doi: 10.1128/mSphere.00525-20. PMID: 32817379; PMCID: PMC7440845.
- Arango-Argoty, G.A., Dai, D., Pruden, A. et al. NanoARG : un service web pour détecter et contextualiser les gènes de résistance antimicrobienne à partir de métagénomes dérivés de nanopores. Microbiome 7, 88 (2019).
