AMRSeq - Karakterisering van antimicrobiële resistentie in bacteriën, waaronder plasmiden, door de ontwikkeling van een generieke op NGS gebaseerde workflow en aangepaste databanken

Antimicrobiële geneesmiddelen hebben bijgedragen aan een aanzienlijke winst in levensverwachting. Hun gebruik, misbruik en foutief gebruik hebben echter het ontstaan van resistente stammen versneld, hetgeen deze voordelen ondermijnen waardoor de beschikbaarheid van effectieve behandelingen voor tal van infectieziekten wordt geëlimineerd. Het is een toenemende ernstige bedreiging voor volksgezondheid en moet worden gemonitord via accurate opsporing bij mens, dier en in de omgeving.

Er zijn drie mechanismen bekend van AMR, namelijk intrinsieke resistentie, genetische mutaties (SNP’s) en horizontale genoverdracht inclusief plasmiden (beide komen zowel natuurlijk  in de omgeving voor als geïnduceerd in het laboratorium, bijvoorbeeld bij de constructie van genetisch gemodificeerde micro-organismen, GMM). Aangezien deze plasmiden vaak antimicrobiële resistentiegenen meedragen, spelen ze een belangrijke rol in de verspreiding van resistentiegenen. Ze kunnen immers de species- en genusbarrières doorbreken en de overdracht van resistentiedeterminanten van dierlijke naar menselijke pathogenen mediëren.

De karakterisering van AMR is belangrijk en moet snel en nauwkeurig zijn voor surveillance, uitbraakonderzoek, advies over de behandeling van patiënten en detectie/monitoring van GMM. De huidige fenotypische tests zijn nog steeds de gouden standaard, maar ze zijn tijdrovend. Moleculaire detectie van AMR wordt onderzocht als een alternatief omdat de momenteel aangewende methoden beperkingen hebben. NGS is een alternatief als een snelle, multiplex en nauwkeurige methode om SNP’s en plasmiden te karakteriseren, maar er zijn enkele uitdagingen, die in dit project worden aangepakt.

Het doel van dit project is de detectie van AMR te verbeteren door het gebruik van tweede en derde generatie sequencingmethoden te optimaliseren en te implementeren, vooral voor de karakterisering van plasmiden. Ondanks alle voordelen van NGS moeten nog veel problemen worden opgelost voordat het op grotere schaal kan worden aangewend, bijvoorbeeld door specifiek het plasmide-DNA te extraheren en/of de enorme en complexe sequencingdata juist te analyseren. In dit project zal een algemene workflow van staalvoorbereiding tot data-analyse worden gecreëerd op basis van drie casestudies en in samenwerking met experten van het instituut. Daarnaast zal een databank worden ontwikkeld die zowel chromosomale mutaties als plasmiden bevat.

Hierdoor kunnen in een ‘one health’ context specifieke gezondheidskwesties met betrekking tot AMR worden aangepakt, waaronder een adequaat en snel antwoord aan de bevoegde instanties: is de AMR van een isolaat gekoppeld aan een plasmide? Hebben deze plasmiden nieuwe varianten? Welke plasmiden circuleren in België? Welke zijn een bedreiging (overdraagbaar tussen pathogenen)? Welke moeten in de routinesurveillance worden opgenomen? Hoe kan de genetische inhoud van GMM, inclusief plasmiden, snel worden gekarakteriseerd om een efficiënte GGO-monitoring te waarborgen?