| dc.date.accessioned |
2020-04-01T09:23:37Z |
|
| dc.date.available |
2020-04-01T09:23:37Z |
|
| dc.date.issued |
2020-04-01 |
|
| dc.identifier.uri |
http://hdl.handle.net/123456789/27752 |
|
| dc.title |
Länsi-Afrikassa eristettyjen monilääkeresistenttien Enterobacteriaceae-bakteerien kokogenomisekvensointi |
fi |
| ethesis.discipline |
yleinen mikrobiologia |
fi |
| ethesis.discipline |
General Microbiology |
en |
| ethesis.discipline |
allmän mikrobiologi |
sv |
| ethesis.discipline.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/bio-9 |
|
| ethesis.department.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/4d959249-d6aa-44fa-93ff-807dbf9ffaae |
|
| ethesis.department |
Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta |
fi |
| ethesis.department |
Faculty of Biological and Environmental Sciences |
en |
| ethesis.department |
Bio- och miljövetenskapliga fakulteten |
sv |
| ethesis.faculty |
Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta |
fi |
| ethesis.faculty |
Faculty of Biological and Environmental Sciences |
en |
| ethesis.faculty |
Bio- och miljövetenskapliga fakulteten |
sv |
| ethesis.faculty.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/4d959249-d6aa-44fa-93ff-807dbf9ffaae |
|
| ethesis.university.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/50ae46d8-7ba9-4821-877c-c994c78b0d97 |
|
| ethesis.university |
Helsingin yliopisto |
fi |
| ethesis.university |
University of Helsinki |
en |
| ethesis.university |
Helsingfors universitet |
sv |
| dct.creator |
Markkanen, Melina |
|
| dct.issued |
2020 |
|
| dct.language.ISO639-2 |
fin |
|
| dct.abstract |
Antibioottiresistenssin lisääntymisen myötä yhä useampi kliinisesti merkittävä antibiootti on, ja tulee tulevaisuudessa menettämään tehonsa erilaisten bakteeri-infektioiden hoidossa, mikä tarkoittaa nykyaikaiseen lääketieteeseen johtaneiden saavutusten menettämistä. Globaalissa mittakaavassa yksi merkittävimmistä tietoaukoista mitä tulee resistenttien bakteerien esiintyvyyteen sijoittuvat Länsi-Afrikkaan. Kolmannen sukupolven kefalosporiineille ja karbapeneemeille vastustuskykyiset Klebsiella pneumoniae- ja Escherichia coli -kannat voivat aiheuttaa infektioita, joiden hoitoon käytettävissä olevien antibioottien teho ja valikoima on suppea tai olematon. Enterobakteerien vastustuskyky näille antibiooteille on pääosin hajottavien entsyymien kuten laajakirjoisesti beetalaktaameja hydrolysoivien ESBL-entsyymien (engl. extended-spectrum beta-lactamases, ESBL) tuoton seurausta. Tässä Pro gradu -työssä tarkoituksena oli selvittää näitä entsyymejä koodaavien geenien sekä muiden antibioottiresistenssigeenien esiintymistä Burkina Fasossa ja Malissa ihmisuloste- ja jätevesinäytteistä eristetyissä K. pneumoniae- ja E. coli -isolaateissa.
Kolme enterobakteeri-isolaattia valittiin kokogenomisekvensoitavaksi näille tehtyjen kiekkoherkkyysmääritystestien mukaisten fenotyyppisten resistenssiprofiilien perusteella. Lukusekvenssit koottiin hahmotelmagenomeiksi ja genomeista tutkittiin isolaattien kantamia antibioottiresistenssigeenejä ja virulenssigeenejä sekä näiden yhteyksiä liikkuviin geneettisiin elementteihin. Lisäksi pangenomi muodostettiin, jotta K. pneumoniae -lajille tyypillisiä piirteitä ja niiden mahdollista roolia korkean tason antibioottiresistenssiä selittävänä tekijänä voitiin arvioida. Pangenomi käsitti kaksi tässä työssä sekvensoitua sekä 12 julkisesta tietokannasta peräisin olevaa genomia.
16 kuukauden ikäinen lapsi Burkina Fasossa osoittautui kahden eri monilääkeresistentin ja ESBL-positiivisen – yhden K. pneumoniae- ja yhden E. coli -kannan – suolistokantajaksi. Näistä K. pneumoniae -kannan (isolaatti Burkina_1) kokogenomisekvenssiianalyysi vahvisti kyseessä olevan sekvenssityyppiin ST45 kuuluva muiden resistenssigeenien ohella ESBL-geeniä CTX-M-15 välittävä kanta, jonka geneettiset virulenssiominaisuudet vastasivat aiemmin, vastasyntyneiden sepsisepidemian yhteydessä kuvattuja kantoja.
Burkinafasolaisen aikuisen ulostenäytteestä eristettiin monilääkeresistentti, mutta ESBL-negatiivinen K. pneumoniae -kanta (isolaatti Burkina_2), joka ei osoittanut samankaltaisuutta yhdenkään aiemmin kuvatun sekvenssityypin kanssa.
Malilaisen lapsen ulostenäytteestä eristetty niin ikään CTX-M-15-geeniä kantava, sekvenssityypin ST38 E. coli (isolaatti Mali_1) osoitti kolmannen sukupolven kefalosporiinien lisäksi vastustuskykyä jopa viittä eri antibioottiluokkaa edustavaa yhdistettä kohtaan. Samaan aikaan kannan virulenssiprofiili viittasi hybridipatotyyppiin, jossa yhdistyvät erilaisia infektioita aiheuttaville patogeenisille E. coli -kannoille ominaisia virulenssigeenejä. Näistä merkittävimpinä havaittiin vastasynteneiden pääasiallisena aivokalvontulehduksen aiheuttajana tunnettuun E. coli -patotyyppiin (engl. Neonatal Meningitis causing E. coli, NMEC) yhdistettävät virulenssigeenit.
K. pneumoniae -lajin genomin muovautuvuus voitiin tunnistaa yhtenä mahdollisena suurta antibioottiresistenssigeenitaakkaa selittävänä tekijänä näissä isolaateissa. Liikkuvat geneettiset elementit, kuten plasmidit lisäävät genomisekvenssien vaihtelevuutta horisontaalisen geeninsiirron myötä. Näin ollen tutkielmassa havaittu yhteys antibioottiresistenssigeenien ja liikkuvien geneettisten elementtien välillä puhui sen puolesta, että ulkopuolisen geenimateriaalin hankkiminen lisää välillisesti myös genomissa esiintyvien resistenssigeenien määrää.
Tämän Pro gradu -työn tulokset toimivat huolestuttavina esimerkkeinä pienten lasten suolistossaan kantamista, mahdollisesti vakavia infektioita aiheuttavista enterobakteerikannoista, joiden hoitoon käytettävissä olevat lääkevaihtoehdot ovat merkittävästi kaventuneet tai jopa olemattomat maissa, joissa esimerkiksi karbapeneemien saatavuus on heikkoa. Tutkimustulokset ovat linjassa sen vähäisen vastaavan tutkimustiedon kanssa, jota Burkina Fasosta ja Malista on saatavilla. |
fi |
| dct.abstract |
Constantly increasing level of bacteria becoming resistant to clinically relevant antibiotics challenges the modern medical achievements made over the past century. In global scale, one of the most significant information gaps concerning the occurrence of resistant bacteria is located in West African countries. Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli strains resistant to 3rd generation cephalosporins and carbapenems are a major risk to public health through infections with limited or no available treatment options. The resistance to these antibiotics among Enterobacteriaceae is mainly mediated by hydrolyzing enzymes such as extended-spectrum beta-lactamases (ESBL). The focus of this thesis is to study the genes encoding these enzymes and other resistance factors found in K. pneumoniae and E. coli isolated from human stool and waste water samples in Burkina Faso and Mali.
Tree Enterobacteriaceae isolates were selected for whole genome sequence (WGS) analysis based on their phenotypic resistance profiles defined by disk diffusion method. Reads were assembled to draft genomes and the genomes were studied for their antibiotic resistance genes, virulence genes and their associations to mobile genetic elements found in these isolates’ genomes. Additionally a pan-genome was created to investigate species specific features of K. pneumoniae and their role in heavy load of antibiotic resistance genes among these isolates. Pan-genome consisted of two genomes sequenced in this study and 12 genomes from the publically available database.
16-month old Burkinabe child was a carrier of one ESBL-producing K. pneumoniae (isolate Burkina_1) and one ESBL-positive E. coli along with the resistance to multiple other antibiotics. With genome wide analysis the K. pneumoniae strain could be described as sequence type (ST) 45 representing, multidrug resistant and ESBL-gene CTX-M-15 carrying strain with highly similar virulence gene profile to strains previously described as pathogenic K. pneumoniae causing neonatal sepsis.
K. pneumoniae isolated from the stool sample of an adult living in Burkina Faso was found to be multidrug resistant, though non-ESBL-producer strain (isolate Burkina_2). The isolate showed no similarity to any previously described sequence type.
CTX-M-15 encoding E. coli of ST38 (isolate Mali_1) carried by Malian child showed resistance to five different classes of antibiotics in addition to the 3rd generation cephalosporins. At the same time the isolate showed hybrid virulence gene profile with virulence genes associated to many different E. coli pathotypes including neonatal meningitis causing E. coli (NMEC).
The exceptional plasticity of K. pneumoniae genome could be recognized as one of the putative explanations for the high number of resistance genes found among the isolates studied in this work. Antibiotic resistance genes were found to be associated to mobile genetic elements (MGE) and as the genetic plasticity is caused by the acquisition of external genetic material via MGEs such as plasmids, this can lead to indirect accumulation of resistance genes in these genomes.
The results in this thesis work show alarming examples of pathogens that potentially cause severe infections, have extremely narrow or no treatment options and are carried by infants. These findings are in line with the few data about the level of faecal carriage of ESBL-producing strains by people in Burkina Faso and Mali reported previously. |
en |
| dct.subject |
antibioottiresistenssi |
fi |
| dct.subject |
Enterobacteriaceae |
fi |
| dct.subject |
K. pneumoniae |
fi |
| dct.subject |
E coli |
fi |
| dct.subject |
Länsi-Afrikka |
fi |
| dct.subject |
kokogenomisekvensointi |
fi |
| dct.subject |
isolaatti |
fi |
| dct.subject |
virulenssi |
fi |
| dct.subject |
antibiotic resistance |
en |
| dct.subject |
West Africa |
en |
| dct.subject |
virulence |
en |
| dct.subject |
whole genome sequencing |
en |
| dct.language |
fi |
|
| ethesis.language.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/languages/fin |
|
| ethesis.language |
Finnish |
en |
| ethesis.language |
suomi |
fi |
| ethesis.language |
finska |
sv |
| ethesis.supervisor |
Pärnänen, Katariina |
|
| ethesis.supervisor |
Haukka, Kaisa |
|
| ethesis.supervisor |
Virta, Marko |
|
| ethesis.thesistype |
pro gradu -tutkielmat |
fi |
| ethesis.thesistype |
master's thesis |
en |
| ethesis.thesistype |
pro gradu-avhandlingar |
sv |
| ethesis.thesistype.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/thesistypes/mastersthesis |
|
| dct.identifier.ethesis |
E-thesisID:cabf89b3-29ad-42d9-b068-914ff4d5dd71 |
|
| ethesis-internal.timestamp.reviewStep |
2020-01-21 13:24:48:044 |
|
| ethesis.principalprofessor |
Butcher, Sarah |
|
| dct.identifier.urn |
URN:NBN:fi:hulib-202004011707 |
|
| dc.type.dcmitype |
Text |
|
| ethesis.facultystudyline.URI |
none |
|
| ethesis.mastersdegreeprogram.URI |
none |
|
