Epidemiological Tracking and Population Assignment of the Non-Clonal Bacterium, Burkholderia pseudomallei
Creators
- 1. Northern Arizona University
- 2. Royal Darwin Hospital
- 3. Menzies School of Health Research
- 4. Imperial College London
- 5. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
- 6. Mahidol University
- 7. James Cook University
- 8. University of Cambridge
- 9. Translational Genomics Research Institute
Description
Rapid assignment of bacterial pathogens into predefined populations is an important first step for epidemiological tracking. For clonal species, a single allele can theoretically define a population. For non-clonal species such as Burkholderia pseudomallei, however, shared allelic states between distantly related isolates make it more difficult to identify population defining characteristics. Two distinct B. pseudomallei populations have been previously identified using multilocus sequence typing (MLST). These populations correlate with the major foci of endemicity (Australia and Southeast Asia). Here, we use multiple Bayesian approaches to evaluate the compositional robustness of these populations, and provide assignment results for MLST sequence types (STs). Our goal was to provide a reference for assigning STs to an established population without the need for further computational analyses. We also provide allele frequency results for each population to enable estimation of population assignment even when novel STs are discovered. The ability for humans and potentially contaminated goods to move rapidly across the globe complicates the task of identifying the source of an infection or outbreak. Population genetic dynamics of B. pseudomallei are particularly complicated relative to other bacterial pathogens, but the work here provides the ability for broad scale population assignment. As there is currently no independent empirical measure of successful population assignment, we provide comprehensive analytical details of our comparisons to enable the reader to evaluate the robustness of population designations and assignments as they pertain to individual research questions. Finer scale subdivision and verification of current population compositions will likely be possible with genotyping data that more comprehensively samples the genome. The approach used here may be valuable for other non-clonal pathogens that lack simple group-defining genetic characteristics and provides a rapid reference for epidemiologists wishing to track the origin of infection without the need to compile population data and learn population assignment algorithms.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يعد الإسناد السريع لمسببات الأمراض البكتيرية إلى مجموعات محددة مسبقًا خطوة أولى مهمة للتتبع الوبائي. بالنسبة للأنواع المستنسخة، يمكن للأليل الواحد أن يحدد نظريًا المجموعة. ومع ذلك، بالنسبة للأنواع غير المستنسخة مثل البوركهولدريا الزائفة، فإن حالات الأليلات المشتركة بين العزلات ذات الصلة البعيدة تجعل من الصعب تحديد الخصائص المميزة للسكان. تم تحديد مجموعتين متميزتين من B. pseudomallei سابقًا باستخدام كتابة تسلسل متعدد البؤر (MLST). ترتبط هذه المجموعات السكانية بالبؤر الرئيسية للتوطن (أستراليا وجنوب شرق آسيا). هنا، نستخدم مناهج بايزية متعددة لتقييم المتانة التركيبية لهؤلاء السكان، وتقديم نتائج التعيين لأنواع تسلسل MLST (STs). كان هدفنا هو توفير مرجع لتعيين الأهداف غير المحصنة لسكان محددين دون الحاجة إلى مزيد من التحليلات الحسابية. كما نقدم نتائج تواتر الأليل لكل مجموعة سكانية لتمكين تقدير توزيع السكان حتى عند اكتشاف STs جديدة. إن قدرة البشر والسلع التي يحتمل أن تكون ملوثة على التحرك بسرعة في جميع أنحاء العالم تعقد مهمة تحديد مصدر العدوى أو التفشي. الديناميات الوراثية السكانية لـ B. pseudomallei معقدة بشكل خاص بالنسبة لمسببات الأمراض البكتيرية الأخرى، لكن العمل هنا يوفر القدرة على توزيع السكان على نطاق واسع. نظرًا لعدم وجود مقياس تجريبي مستقل حاليًا للتخصيص السكاني الناجح، فإننا نقدم تفاصيل تحليلية شاملة لمقارناتنا لتمكين القارئ من تقييم متانة التعيينات والمهام السكانية من حيث صلتها بأسئلة البحث الفردية. من المرجح أن يكون التقسيم الفرعي على نطاق أدق والتحقق من التراكيب السكانية الحالية ممكنًا باستخدام بيانات التنميط الجيني التي تأخذ عينات أكثر شمولاً من الجينوم. قد يكون النهج المستخدم هنا ذا قيمة لمسببات الأمراض غير النسيلية الأخرى التي تفتقر إلى الخصائص الوراثية البسيطة التي تحدد المجموعة ويوفر مرجعًا سريعًا لعلماء الأوبئة الذين يرغبون في تتبع أصل العدوى دون الحاجة إلى تجميع البيانات السكانية وتعلم خوارزميات تخصيص السكان.Translated Description (French)
L'affectation rapide d'agents pathogènes bactériens dans des populations prédéfinies est une première étape importante pour le suivi épidémiologique. Pour les espèces clonales, un seul allèle peut théoriquement définir une population. Pour les espèces non clonales telles que Burkholderia pseudomallei, cependant, les états alléliques partagés entre des isolats éloignés rendent plus difficile l'identification des caractéristiques définissant la population. Deux populations distinctes de B. pseudomallei ont déjà été identifiées à l'aide du typage de séquence multilocus (MLST). Ces populations sont en corrélation avec les principaux foyers d'endémicité (Australie et Asie du Sud-Est). Ici, nous utilisons plusieurs approches bayésiennes pour évaluer la robustesse compositionnelle de ces populations et fournir des résultats d'affectation pour les types de séquences MLST (ST). Notre objectif était de fournir une référence pour l'attribution de ST à une population établie sans avoir besoin d'analyses informatiques supplémentaires. Nous fournissons également des résultats de fréquence des allèles pour chaque population afin de permettre l'estimation de l'affectation de la population même lorsque de nouvelles ST sont découvertes. La capacité des humains et des marchandises potentiellement contaminées à se déplacer rapidement à travers le monde complique la tâche d'identification de la source d'une infection ou d'une épidémie. La dynamique génétique de la population de B. pseudomallei est particulièrement compliquée par rapport à d'autres agents pathogènes bactériens, mais le travail ici fournit la possibilité d'une attribution de population à grande échelle. Comme il n'existe actuellement aucune mesure empirique indépendante de l'affectation réussie de la population, nous fournissons des détails analytiques complets de nos comparaisons pour permettre au lecteur d'évaluer la robustesse des désignations et des affectations de population en ce qui concerne les questions de recherche individuelles. Une subdivision à l'échelle plus fine et une vérification des compositions actuelles de la population seront probablement possibles avec des données de génotypage qui échantillonnent plus complètement le génome. L'approche utilisée ici peut être utile pour d'autres agents pathogènes non clonaux qui manquent de caractéristiques génétiques de définition de groupe simples et fournit une référence rapide pour les épidémiologistes souhaitant suivre l'origine de l'infection sans avoir besoin de compiler des données démographiques et d'apprendre des algorithmes d'attribution de population.Translated Description (Spanish)
La asignación rápida de patógenos bacterianos en poblaciones predefinidas es un primer paso importante para el seguimiento epidemiológico. Para las especies clonales, un solo alelo puede definir teóricamente una población. Sin embargo, para especies no clonales como Burkholderia pseudomallei, los estados alélicos compartidos entre aislados lejanamente relacionados hacen que sea más difícil identificar las características que definen la población. Se han identificado previamente dos poblaciones distintas de B. pseudomallei utilizando tipificación de secuencia multilocus (MLST). Estas poblaciones se correlacionan con los principales focos de endemicidad (Australia y el sudeste asiático). Aquí, utilizamos múltiples enfoques bayesianos para evaluar la solidez de la composición de estas poblaciones y proporcionamos resultados de asignación para los tipos de secuencia MLST (ST). Nuestro objetivo era proporcionar una referencia para asignar ST a una población establecida sin la necesidad de más análisis computacionales. También proporcionamos resultados de frecuencia alélica para cada población para permitir la estimación de la asignación de la población incluso cuando se descubren ST novedosas. La capacidad de los seres humanos y los bienes potencialmente contaminados para moverse rápidamente por todo el mundo complica la tarea de identificar la fuente de una infección o brote. La dinámica genética de la población de B. pseudomallei es particularmente complicada en relación con otros patógenos bacterianos, pero el trabajo aquí proporciona la capacidad para la asignación de poblaciones a gran escala. Como actualmente no existe una medida empírica independiente de la asignación exitosa de la población, proporcionamos detalles analíticos completos de nuestras comparaciones para permitir al lector evaluar la solidez de las designaciones y asignaciones de la población en lo que respecta a las preguntas de investigación individuales. Es probable que sea posible una subdivisión a escala más fina y la verificación de las composiciones actuales de la población con datos de genotipado que muestreen de manera más exhaustiva el genoma. El enfoque utilizado aquí puede ser valioso para otros patógenos no clonales que carecen de características genéticas simples que definan grupos y proporciona una referencia rápida para los epidemiólogos que desean rastrear el origen de la infección sin la necesidad de compilar datos de población y aprender algoritmos de asignación de población.Files
journal.pntd.0001381&type=printable.pdf
Files
(634.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:21c51384651bc8ea3649784dda0c0dbf
|
634.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التتبع الوبائي والتوزيع السكاني للبكتيريا غير المستنسخة، Burkholderia pseudomallei
- Translated title (French)
- Suivi épidémiologique et attribution de la population de la bactérie non clonale Burkholderia pseudomallei
- Translated title (Spanish)
- Seguimiento epidemiológico y asignación poblacional de la bacteria no clonal Burkholderia pseudomallei
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2117447614
- DOI
- 10.1371/journal.pntd.0001381
References
- https://openalex.org/W1785523630
- https://openalex.org/W1988549828
- https://openalex.org/W1996711977
- https://openalex.org/W2003596334
- https://openalex.org/W2006790542
- https://openalex.org/W2021212457
- https://openalex.org/W2032971911
- https://openalex.org/W2059759656
- https://openalex.org/W2082386414
- https://openalex.org/W2098126593
- https://openalex.org/W2103881829
- https://openalex.org/W2104349418
- https://openalex.org/W2115301897
- https://openalex.org/W2120962599
- https://openalex.org/W2126308420
- https://openalex.org/W2130623712
- https://openalex.org/W2139809552
- https://openalex.org/W2147626311
- https://openalex.org/W2149615908
- https://openalex.org/W2154186746
- https://openalex.org/W2158489424
- https://openalex.org/W2160831973
- https://openalex.org/W2161339576
- https://openalex.org/W2161446129
- https://openalex.org/W2165471800
- https://openalex.org/W4211084778
- https://openalex.org/W4256409272