Published December 31, 2020 | Version v1
Publication Open

Whole-genome sequence analysis and comparisons between drug-resistance mutations and minimum inhibitory concentrations of Mycobacterium tuberculosis isolates causing M/XDR-TB

Creators

  • 1. Khon Kaen University
  • 2. Siriraj Hospital
  • 3. Mahidol University

Description

Drug resistance (DR) remains a major challenge for tuberculosis (TB) control. Whole-genome sequencing (WGS) provides the highest genetic resolution for genotypic drug-susceptibility tests (DST). We compared DST profiles of 60 Mycobacterium tuberculosis isolates which were drug resistant according to agar proportion tests (one poly DR-TB, 34 multidrug-resistant TB and 25 extensively drug-resistant TB). We additionally performed minimum inhibitory concentration (MIC) tests using Sensititre MYCOTBI plates (MYCOTB) and a WGS-based DST. Agreement between WGS-based DST and MYCOTB was high for all drugs except ethambutol (65%) and ethionamide (62%). Isolates harboring the -15 c/t inhA promoter mutation had a significantly lower MIC for isoniazid than did isolates with the katG Ser315Thr mutation (p < 0.001). Similar patterns were seen for ethambutol ( embB Gly406Asp vs. embB Met306Ile), streptomycin ( gid Gly73Ala vs. rpsL Lys43Arg), moxifloxacin ( gyrA Ala90Val vs. gyrA Asp94Gly) and rifabutin ( rpoB Asp435Phe/Tyr/Val vs. rpoB Ser450Leu). For genotypic heteroresistance, isolates with lower proportion of mapped read tended to has lower MIC of anti-TB drugs than those with higher proportion. These results emphasize the high applicability of WGS for determination of DR-TB and the association of particular mutations with MIC levels.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لا تزال مقاومة الأدوية (DR) تشكل تحديًا كبيرًا لمكافحة السل (TB). يوفر تسلسل الجينوم الكامل (WGS) أعلى دقة وراثية لاختبارات حساسية الأدوية الوراثية (DST). قارنا ملامح التوقيت الصيفي لـ 60 عزلة من السل المتفطرات التي كانت مقاومة للأدوية وفقًا لاختبارات نسبة الأجار (واحد من السل المقاوم للأدوية المتعددة، و 34 من السل المقاوم للأدوية المتعددة و 25 من السل المقاوم للأدوية على نطاق واسع). بالإضافة إلى ذلك، أجرينا اختبارات الحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC) باستخدام لوحات Sensititre MYCOTBI (MYCOTB) و DST القائم على WGS. كان الاتفاق بين التوقيت الصيفي القائم على WGS و MYCOTB مرتفعًا لجميع الأدوية باستثناء الإيثامبوتول (65 ٪) والإيثيوناميد (62 ٪). كان للعزلات التي تحتوي على طفرة معزز -15 c/t inhA ميكروفون أقل بكثير بالنسبة للإيزونيازيد مقارنة بالعزلات مع طفرة katG Ser315Thr (p < 0.001). شوهدت أنماط مماثلة للإيثامبوتول (embB Gly406Asp مقابل embB Met306Ile)، الستربتومايسين ( gid Gly73Ala مقابل rpsL Lys43Arg)، موكسيفلوكساسين ( gyrA Ala90Val مقابل gyrA Asp94Gly) وريفابوتين (rpoB Asp435Phe/Tyr/Val مقابل rpoB Ser450Leu). بالنسبة للمقاومة غير المتجانسة للنمط الجيني، تميل العوازل ذات النسبة الأقل من القراءة المعينة إلى أن تحتوي على ميكروفون أقل من الأدوية المضادة للسل من تلك ذات النسبة الأعلى. تؤكد هذه النتائج على قابلية التطبيق العالية لـ WGS لتحديد السل المقاوم للأدوية وربط طفرات معينة بمستويات MIC.

Translated Description (French)

La pharmacorésistance (DR) reste un défi majeur pour la lutte antituberculeuse (TB). Le séquençage du génome entier (WGS) offre la résolution génétique la plus élevée pour les tests génotypiques de sensibilité aux médicaments (DST). Nous avons comparé les profils DST de 60 isolats de Mycobacterium tuberculosis qui étaient résistants aux médicaments selon les tests de proportion de gélose (un poly DR-TB, 34 tuberculose multirésistante et 25 tuberculose ultrarésistante). Nous avons également effectué des tests de concentration minimale inhibitrice (CMI) à l'aide de plaques Sensititre MYCOTBI (MYCOTB) et d'un DST basé sur WGS. L'accord entre la DST à base de WGS et le MYCOTB était élevé pour tous les médicaments, à l'exception de l'éthambutol (65 %) et de l'éthionamide (62 %). Les isolats hébergeant la mutation du promoteur inhA -15 c/t avaient une CMI significativement plus faible pour l'isoniazide que les isolats avec la mutation katG Ser315Thr (p < 0,001). Des schémas similaires ont été observés pour l'éthambutol ( embB Gly406Asp vs embB Met306Ile), la streptomycine ( gid Gly73Ala vs rpsL Lys43Arg), la moxifloxacine ( gyrA Ala90Val vs gyrA Asp94Gly) et la rifabutine ( rpoB Asp435Phe/Tyr/Val vs rpoB Ser450Leu). Pour l'hétérorésistance génotypique, les isolats avec une proportion plus faible de lecture cartographiée avaient tendance à avoir une CMI des médicaments antituberculeux plus faible que ceux avec une proportion plus élevée. Ces résultats soulignent la forte applicabilité du WGS pour la détermination de la DR-TB et l'association de mutations particulières avec les niveaux de CMI.

Translated Description (Spanish)

La resistencia a los medicamentos (RD) sigue siendo un desafío importante para el control de la tuberculosis (TB). La secuenciación del genoma completo (WGS) proporciona la resolución genética más alta para las pruebas genotípicas de susceptibilidad a fármacos (DST). Comparamos los perfiles de DST de 60 aislados de Mycobacterium tuberculosis que eran resistentes a los medicamentos de acuerdo con las pruebas de proporción de agar (una poli DR-TB, 34 TB multirresistente y 25 TB ampliamente resistente a los medicamentos). Además, realizamos pruebas de concentración mínima inhibitoria (MIC) utilizando placas Sensititre MYCOTBI (MYCOTB) y un DST basado en WGS. La concordancia entre el DST basado en WGS y MYCOTB fue alta para todos los fármacos excepto etambutol (65%) y etionamida (62%). Los aislados que albergaban la mutación del promotor -15 c/t inhA tenían una CIM significativamente menor para la isoniazida que los aislados con la mutación katG Ser315Thr (p < 0,001). Se observaron patrones similares para etambutol ( embB Gly406Asp frente a embB Met306Ile), estreptomicina ( gid Gly73Ala frente a rpsL Lys43Arg), moxifloxacina ( gyrA Ala90Val frente a gyrA Asp94Gly) y rifabutina ( rpoB Asp435Phe/Tyr/Val frente a rpoB Ser450Leu). Para la heterorresistencia genotípica, los aislados con menor proporción de lectura mapeada tendieron a tener menor CIM de fármacos antituberculosos que aquellos con mayor proporción. Estos resultados enfatizan la alta aplicabilidad de WGS para la determinación de DR-TB y la asociación de mutaciones particulares con los niveles de CMI.

Files

journal.pone.0244829&type=printable.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:502a06cbd619c7164fc1ed9b96514087
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل تسلسل الجينوم الكامل والمقارنات بين طفرات مقاومة الأدوية والحد الأدنى من التركيزات المثبطة لعزلات السل المتفطرة المسببة للسل الشديد المقاومة للأدوية
Translated title (French)
Analyse de la séquence du génome entier et comparaisons entre les mutations pharmacorésistantes et les concentrations minimales inhibitrices des isolats de Mycobacterium tuberculosis causant la TB-M/XDR
Translated title (Spanish)
Análisis de la secuencia del genoma completo y comparaciones entre las mutaciones de resistencia a los medicamentos y las concentraciones inhibitorias mínimas de aislados de Mycobacterium tuberculosis que causan M/XDR-TB

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3113451780
DOI
10.1371/journal.pone.0244829

Is supplement to
https://openalex.org/W94421562 (Other)
https://openalex.org/W4247905112 (Other)
https://openalex.org/W3032511408 (Other)
https://openalex.org/W2918154604 (Other)
https://openalex.org/W2750227603 (Other)
https://openalex.org/W2355553969 (Other)
https://openalex.org/W2266984591 (Other)
https://openalex.org/W2249722211 (Other)
https://openalex.org/W2038157680 (Other)
https://openalex.org/W1899538180 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1863711781
  • https://openalex.org/W1956574154
  • https://openalex.org/W1987093848
  • https://openalex.org/W2001663746
  • https://openalex.org/W2015771874
  • https://openalex.org/W2032620844
  • https://openalex.org/W2072244058
  • https://openalex.org/W2081502785
  • https://openalex.org/W2101478678
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2109948932
  • https://openalex.org/W2114323119
  • https://openalex.org/W2115564547
  • https://openalex.org/W2116030386
  • https://openalex.org/W2119180969
  • https://openalex.org/W2146817473
  • https://openalex.org/W2181779082
  • https://openalex.org/W2240633951
  • https://openalex.org/W2283318700
  • https://openalex.org/W2528815789
  • https://openalex.org/W2547937482
  • https://openalex.org/W2551267404
  • https://openalex.org/W2768676941
  • https://openalex.org/W2779510789
  • https://openalex.org/W2794044688
  • https://openalex.org/W2794372577
  • https://openalex.org/W2799524357
  • https://openalex.org/W2809418964
  • https://openalex.org/W2918154604
  • https://openalex.org/W2927961455
  • https://openalex.org/W2935926345
  • https://openalex.org/W2952433638
  • https://openalex.org/W2967490358
  • https://openalex.org/W2969442982
  • https://openalex.org/W4244332933