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Evaluation of a gene-by-gene approach for prospective whole-genome sequencing-based surveillance of multidrug resistant Mycobacterium tuberculosis - 03/04/19

Doi : 10.1016/j.tube.2019.02.006 
Rita Macedo a, 1 , Miguel Pinto b, 1 , Vítor Borges b, 1 , Alexandra Nunes b , Olena Oliveira c, d, e , Isabel Portugal f , Raquel Duarte e, g, h , João Paulo Gomes b,
a National Reference Laboratory for Mycobacteria, Department of Infectious Diseases, National Institute of Health, 1649-016 Lisbon, Portugal 
b Bioinformatics Unit, Department of Infectious Diseases, National Institute of Health, 1649-016 Lisbon, Portugal 
c Life and Health Sciences Research Institute (ICVS), School of Medicine, University of Minho, 4710-057 Braga, Portugal 
d ICVS/3B, PT Government Associate Laboratory, 4710-057, Braga/4805-017, Guimarães, Portugal 
e EPI Unit, Institute of Public Health, University of Porto, 4050-600 Porto, Portugal 
f iMed.ULisboa–Research Institute for Medicines, University of Lisbon, Lisbon, Portugal 
g Clinical Epidemiology, Predictive Medicine and Public Health Department, Faculty of Medicine, University of Porto, 4200-319 Porto, Portugal 
h Pulmonology Department, Centro Hospitalar de Vila Nova de Gaia/Espinho EPE, 4400-129 Vila Nova de Gaia, Portugal 

Corresponding author. Bioinformatics Unit, Department of Infectious Diseases, National Institute of Health, Avenida Padre Cruz, 1649-016 Lisbon, Portugal.Bioinformatics UnitDepartment of Infectious DiseasesNational Institute of HealthAvenida Padre CruzLisbon1649-016Portugal

Abstract

Whole-genome sequencing (WGS) offers unprecedented resolution for tracking Mycobacterium tuberculosis transmission and antibiotic-resistance spread. Still, the establishment of standardized WGS-based pipelines and the definition of epidemiological clusters based on genetic relatedness are under discussion. We aimed to implement a dynamic gene-by-gene approach, fully relying on freely available software, for prospective WGS-based tuberculosis surveillance, demonstrating its application for detecting transmission chains by retrospectively analysing all M/XDR strains isolated in 2013–2017 in Portugal. We observed a good correlation between genetic relatedness and epidemiological links, with strongly epilinked clusters displaying mean pairwise allele differences (AD) always below 0.3% (ratio of mean AD over the total number of shared loci between same-cluster strains). This data parallels the genetic distances acquired by the core-SNV analysis, while providing higher resolution and epidemiological concordance than MIRU-VNTR genotyping. The dynamic analysis of strain sub-sets (i.e., increasing the number of shared loci within each sub-set) also strengthens the confidence in detecting epilinked clusters. This gene-by-gene strategy also offers several practical benefits (e.g., reliance on freely-available software, scalability and low computational requirements) that further consolidated its suitability for a timely and robust prospective WGS-based laboratory surveillance of M/XDR-TB cases.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Mycobacterium tuberculosis, Whole-genome sequencing, Surveillance, Gene-by-gene approach, Multidrug-resistance


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Vol 115

P. 81-88 - mars 2019 Retour au numéro
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  • Tuberculosis risk factors and Mycobacterium tuberculosis transmission among HIV-infected patients in Vietnam
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