Published August 3, 2021 | Version v1
Publication Open

Whole Genome Sequencing Links Mycobacterium bovis From Cattle, Cheese and Humans in Baja California, Mexico

Creators

  • 1. Instituto Politécnico Nacional
  • 2. Animal and Plant Health Inspection Service
  • 3. Direccion General de Epidemiologia
  • 4. Universidad Nacional Autónoma de México
  • 5. Universidad Autónoma de Baja California

Description

Mycobacterium bovis causes tuberculosis (TB) in cattle, which in turn can transmit the pathogen to humans. Tuberculosis in dairy cattle is of particular concern where the consumption of raw milk and dairy products is customary. Baja California (BCA), Mexico, presents high prevalence of TB in both cattle and humans, making it important to investigate the molecular epidemiology of the disease in the region. A long-term study was undertaken to fully characterize the diversity of M. bovis genotypes circulating in dairy cattle, cheese and humans in BCA by whole-genome sequencing (WGS). During a 2-year period, 412 granulomatous tissue samples were collected from local abattoirs and 314 cheese samples were purchased from local stores and vendors in BCA and sent to the laboratory for mycobacterial culture, histology, direct PCR and WGS. For tissue samples M. bovis was recovered from 86.8%, direct PCR detected 90% and histology confirmed 85.9% as mycobacteriosis-compatible. For cheese, M. bovis was recovered from 2.5% and direct PCR detected 6% of the samples. There was good agreement between diagnostic tests. Subsequently, a total of 345 whole-genome SNP sequences were obtained. Phylogenetic analysis grouped these isolates into 10 major clades. SNP analysis revealed putative transmission clusters where the pairwise SNP distance between isolates from different dairies was ≤3 SNP. Also, human and/or cheese isolates were within 8.45 (range 0–17) and 5.8 SNP (range 0–15), respectively, from cattle isolates. Finally, a comparison between the genotypes obtained in this study and those reported previously suggests that the genetic diversity of M. bovis in BCA is well-characterized, and can be used to determine if BCA is the likely source of M. bovis in humans and cattle in routine epidemiologic investigations and future studies. In conclusion, WGS provided evidence of ongoing local transmission of M. bovis among the dairies in this high-TB burden region of BCA, as well as show close relationships between isolates recovered from humans, cheese, and cattle. This confirms the need for a coordinated One Health approach in addressing the elimination of TB in animals and humans. Overall, the study contributes to the knowledge of the molecular epidemiology of M. bovis in BCA, providing insight into the pathogen's dynamics in a high prevalence setting.

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

Translated Description (Arabic)

تسبب المتفطرة البقرية السل (TB) في الماشية، والتي بدورها يمكن أن تنقل العامل الممرض إلى البشر. يعد مرض السل في الأبقار الحلوب مصدر قلق خاص حيث يكون استهلاك الحليب الخام ومنتجات الألبان أمرًا معتادًا. تقدم باخا كاليفورنيا (BCA)، المكسيك، انتشارًا مرتفعًا للسل في كل من الماشية والبشر، مما يجعل من المهم التحقيق في علم الأوبئة الجزيئي للمرض في المنطقة. تم إجراء دراسة طويلة الأجل لتوصيف تنوع الأنماط الجينية لـ M. bovis المنتشرة في الأبقار الحلوب والجبن والبشر في BCA من خلال تسلسل الجينوم الكامل (WGS). خلال فترة عامين، تم جمع 412 عينة من الأنسجة الحبيبية من المسالخ المحلية وتم شراء 314 عينة من الجبن من المتاجر والبائعين المحليين في BCA وإرسالها إلى المختبر للثقافة الفطرية والأنسجة و PCR المباشر و WGS. بالنسبة لعينات الأنسجة، تم استرداد M. bovis من 86.8 ٪، واكتشف تفاعل البوليميراز المتسلسل المباشر 90 ٪ وأكد علم الأنسجة 85.9 ٪ على أنه متوافق مع المتفطرة. بالنسبة للجبن، تم استرداد M. bovis من 2.5 ٪ واكتشف تفاعل البوليميراز المتسلسل المباشر 6 ٪ من العينات. كان هناك اتفاق جيد بين الاختبارات التشخيصية. في وقت لاحق، تم الحصول على ما مجموعه 345 تسلسل SNP للجينوم الكامل. قام التحليل الوراثي بتجميع هذه العزلات في 10 طبقات رئيسية. كشف تحليل SNP عن مجموعات انتقال مفترضة حيث كانت مسافة SNP الزوجية بين العزلات من منتجات الألبان المختلفة ≤3 SNP. أيضًا، كانت عزلات الإنسان و/أو الجبن ضمن 8.45 (النطاق 0–17) و 5.8 SNP (النطاق 0–15)، على التوالي، من عزلات الماشية. أخيرًا، تشير المقارنة بين الأنماط الجينية التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة وتلك التي تم الإبلاغ عنها سابقًا إلى أن التنوع الجيني لـ M. bovis في BCA يتميز جيدًا، ويمكن استخدامه لتحديد ما إذا كان BCA هو المصدر المحتمل لـ M. bovis في البشر والماشية في التحقيقات الوبائية الروتينية والدراسات المستقبلية. في الختام، قدمت WGS أدلة على الانتقال المحلي المستمر لـ M. bovis بين منتجات الألبان في هذه المنطقة ذات العبء المرتفع للسل من BCA، بالإضافة إلى إظهار علاقات وثيقة بين العزلات المستردة من البشر والجبن والماشية. وهذا يؤكد الحاجة إلى نهج منسق للصحة الواحدة في معالجة القضاء على السل في الحيوانات والبشر. بشكل عام، تساهم الدراسة في معرفة علم الأوبئة الجزيئي لـ M. bovis في BCA، مما يوفر نظرة ثاقبة لديناميكيات العامل الممرض في بيئة انتشار عالية.

Translated Description (French)

Mycobacterium bovis provoque la tuberculose (TB) chez les bovins, qui à leur tour peuvent transmettre l'agent pathogène à l'homme. La tuberculose chez les bovins laitiers est particulièrement préoccupante lorsque la consommation de lait cru et de produits laitiers est habituelle. La Basse-Californie (BCA), au Mexique, présente une prévalence élevée de la tuberculose chez les bovins et les humains, ce qui rend important d'étudier l'épidémiologie moléculaire de la maladie dans la région. Une étude à long terme a été entreprise pour caractériser pleinement la diversité des génotypes de M. bovis circulant chez les bovins laitiers, le fromage et les humains dans le BCA par séquençage du génome entier (WGS). Au cours d'une période de 2 ans, 412 échantillons de tissus granulomateux ont été prélevés dans des abattoirs locaux et 314 échantillons de fromage ont été achetés dans des magasins et des vendeurs locaux en BCA et envoyés au laboratoire pour culture mycobactérienne, histologie, PCR directe et WGS. Pour les échantillons de tissus, M. bovis a été récupéré à partir de 86,8 %, la PCR directe a détecté 90 % et l'histologie a confirmé 85,9 % comme étant compatible avec la mycobactériose. Pour le fromage, M. bovis a été récupéré à partir de 2,5% et la PCR directe a détecté 6% des échantillons. Il y avait un bon accord entre les tests de diagnostic. Par la suite, un total de 345 séquences SNP du génome entier ont été obtenues. L'analyse phylogénétique a regroupé ces isolats en 10 clades majeurs. L'analyse SNP a révélé des grappes de transmission putatives où la distance SNP par paire entre les isolats de différentes laiteries était ≤3 SNP. De plus, les isolats humains et/ou fromagers se situaient dans les limites de 8,45 (plage de 0 à 17) et 5,8 SNP (plage de 0 à 15), respectivement, à partir d'isolats de bovins. Enfin, une comparaison entre les génotypes obtenus dans cette étude et ceux rapportés précédemment suggère que la diversité génétique de M. bovis dans le BCA est bien caractérisée et peut être utilisée pour déterminer si le BCA est la source probable de M. bovis chez l'homme et le bétail dans les enquêtes épidémiologiques de routine et les études futures. En conclusion, WGS a fourni des preuves de la transmission locale continue de M. bovis parmi les laiteries de cette région à forte charge de tuberculose du BCA, ainsi que des relations étroites entre les isolats récupérés chez l'homme, le fromage et le bétail. Cela confirme la nécessité d'une approche coordonnée « Une seule santé » pour lutter contre l'élimination de la tuberculose chez les animaux et les humains. Dans l'ensemble, l'étude contribue à la connaissance de l'épidémiologie moléculaire de M. bovis dans l'ACB, en fournissant un aperçu de la dynamique de l'agent pathogène dans un contexte de prévalence élevée.

Translated Description (Spanish)

Mycobacterium bovis causa tuberculosis (TB) en el ganado, que a su vez puede transmitir el patógeno a los humanos. La tuberculosis en el ganado lechero es especialmente preocupante cuando el consumo de leche cruda y productos lácteos es habitual. Baja California (BCA), México, presenta una alta prevalencia de TB tanto en ganado como en humanos, por lo que es importante investigar la epidemiología molecular de la enfermedad en la región. Se realizó un estudio a largo plazo para caracterizar completamente la diversidad de genotipos de M. bovis que circulan en ganado lechero, queso y humanos en BCA mediante secuenciación del genoma completo (WGS). Durante un período de 2 años, se recolectaron 412 muestras de tejido granulomatoso de mataderos locales y se compraron 314 muestras de queso de tiendas y vendedores locales en BCA y se enviaron al laboratorio para cultivo de micobacterias, histología, PCR directa y WGS. Para las muestras de tejido, M. bovis se recuperó del 86,8%, la PCR directa detectó el 90% y la histología confirmó el 85,9% como compatible con la micobacteriosis. Para el queso, M. bovis se recuperó del 2,5% y la PCR directa detectó el 6% de las muestras. Hubo un buen acuerdo entre las pruebas de diagnóstico. Posteriormente, se obtuvieron un total de 345 secuencias de SNP de genoma completo. El análisis filogenético agrupó estos aislados en 10 clados principales. El análisis de SNP reveló supuestos grupos de transmisión en los que la distancia de SNP por pares entre aislados de diferentes lecherías era ≤3 SNP. Además, los aislados humanos y/o de queso estuvieron dentro de 8.45 (rango 0–17) y 5.8 SNP (rango 0–15), respectivamente, de los aislados de ganado. Finalmente, una comparación entre los genotipos obtenidos en este estudio y los informados anteriormente sugiere que la diversidad genética de M. bovis en BCA está bien caracterizada y puede usarse para determinar si BCA es la fuente probable de M. bovis en humanos y ganado en investigaciones epidemiológicas de rutina y estudios futuros. En conclusión, WGS proporcionó evidencia de transmisión local continua de M. bovis entre las lecherías en esta región de alta carga de TB de BCA, así como también muestra relaciones cercanas entre aislados recuperados de humanos, queso y ganado. Esto confirma la necesidad de un enfoque coordinado de One Health para abordar la eliminación de la TB en animales y humanos. En general, el estudio contribuye al conocimiento de la epidemiología molecular de M. bovis en BCA, proporcionando información sobre la dinámica del patógeno en un entorno de alta prevalencia.

Files

pdf.pdf

Files (5.9 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
md5:9e2ea1cd40443836ff14c188d2540475
5.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
روابط تسلسل الجينوم الكامل المتفطرة البقرية من الماشية والجبن والبشر في باجا كاليفورنيا، المكسيك
Translated title (French)
Liens de séquençage du génome entier Mycobacterium bovis provenant de bovins, de fromages et d'humains en Basse-Californie, au Mexique
Translated title (Spanish)
La secuenciación del genoma completo vincula a Mycobacterium bovis de ganado, queso y humanos en Baja California, México

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3187770401
DOI
10.3389/fvets.2021.674307

Is supplement to
https://openalex.org/W4211145703 (Other)
https://openalex.org/W2313892723 (Other)
https://openalex.org/W2139908346 (Other)
https://openalex.org/W2133939009 (Other)
https://openalex.org/W2113008350 (Other)
https://openalex.org/W2076347369 (Other)
https://openalex.org/W2016818450 (Other)
https://openalex.org/W1964566251 (Other)
https://openalex.org/W1940750891 (Other)
https://openalex.org/W1426234683 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Mexico

References

  • https://openalex.org/W1964459577
  • https://openalex.org/W1966873697
  • https://openalex.org/W1968262924
  • https://openalex.org/W1973337150
  • https://openalex.org/W1976385131
  • https://openalex.org/W1982647113
  • https://openalex.org/W1989686581
  • https://openalex.org/W2001053532
  • https://openalex.org/W2021341670
  • https://openalex.org/W2026522069
  • https://openalex.org/W2027626073
  • https://openalex.org/W2036039638
  • https://openalex.org/W2053154970
  • https://openalex.org/W2061933031
  • https://openalex.org/W2070893084
  • https://openalex.org/W2076176788
  • https://openalex.org/W2080026220
  • https://openalex.org/W2103441770
  • https://openalex.org/W2106738618
  • https://openalex.org/W2107397830
  • https://openalex.org/W2127691653
  • https://openalex.org/W2138770960
  • https://openalex.org/W2138870367
  • https://openalex.org/W2141052558
  • https://openalex.org/W2261110092
  • https://openalex.org/W2480829649
  • https://openalex.org/W2526831331
  • https://openalex.org/W2554715567
  • https://openalex.org/W2585564449
  • https://openalex.org/W2604278584
  • https://openalex.org/W2614433257
  • https://openalex.org/W2736404685
  • https://openalex.org/W2799444871
  • https://openalex.org/W2807973826
  • https://openalex.org/W2888223238
  • https://openalex.org/W2892415951
  • https://openalex.org/W2898809071
  • https://openalex.org/W2949808603
  • https://openalex.org/W2954514047
  • https://openalex.org/W3040020680
  • https://openalex.org/W3088365792
  • https://openalex.org/W3116360520
  • https://openalex.org/W327529166
  • https://openalex.org/W4235029009
  • https://openalex.org/W4250341075