Detection of carbapenem-resistance genes in bacteria isolated from wastewater in Ontario

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dc.contributor.author

Cooper, Ashley L.

Carter, Cassandra

McLeod, Hana

Wright, Marie

Sritharan, Prithika

Tamber, Sandeep

Wong, Alex

Carrillo, Catherine D.

Blais, Burton W.

dc.date.accessioned

2024-03-06T19:09:43Z

dc.date.available

2024-03-06T19:09:43Z

dc.date.issued

2021-04-22

dc.description.abstract - en

Bacterial carbapenem resistance is a major public health concern since these antimicrobials are often the last resort to treat serious human infections. To evaluate methodologies for detection of carbapenem resistance, carbapenem-tolerant bacteria were isolated from wastewater treatment plants in Toronto, Ottawa, and Arnprior, Ontario. A total of 135 carbapenem-tolerant bacteria were recovered. Polymerase chain reaction (PCR) indicated the presence of carbapenem hydrolysing enzymes KPC (n = 10), GES (n = 5), VIM (n = 7), and IMP (n = 1), and β-lactamases TEM (n = 7), PER (n = 1), and OXA-variants (n = 16). A subset of 46 isolates were sequenced and analysed using ResFinder and CARD-RGI. Both programs detected carbapenem resistance genes in 35 sequenced isolates and antimicrobial resistance genes (ARGs) conferring resistance to multiple class of other antibiotics. Where β-lactamase resistance genes were not initially identified, lowering the thresholds for ARG detection enabled identification of closely related β-lactamases. However, no known carbapenem resistance genes were found in seven sequenced Pseudomonas spp. isolates. Also of note was a multi-drug-resistant Klebsiella pneumoniae isolate from Ottawa, which harboured resistance to seven antimicrobial classes including β-lactams. These results highlight the diversity of genes encoding carbapenem resistance in Ontario and the utility of whole genome sequencing over PCR for ARG detection where resistance may result from an assortment of genes.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

La résistance bactérienne aux carbapénèmes constitue une préoccupation majeure de santé publique puisque ces antimicrobiens constituent souvent le dernier recours pour traiter des infections humaines graves. Afin d'évaluer les méthodologies de détection de la résistance aux carbapénèmes, des bactéries tolérantes aux carbapénèmes ont été isolées des usines de traitement des eaux usées de Toronto, d'Ottawa et d'Arnprior, en Ontario. Au total, 135 bactéries tolérantes aux carbapénèmes ont été récupérées. La réaction en chaîne par polymérase (PCR) a indiqué la présence d'enzymes hydrolysant les carbapénèmes KPC (n = 10), GES (n = 5), VIM (n = 7) et IMP (n = 1) et de β-lactamases TEM (n = 7), PER (n = 1) et variantes OXA (n = 16). Un sous-ensemble de 46 isolats a été séquencé et analysé à l'aide de ResFinder et CARD-RGI. Les deux programmes ont détecté des gènes de résistance aux carbapénèmes dans 35 isolats séquencés ainsi que des gènes de résistance aux antimicrobiens (ARG) conférant une résistance à plusieurs classes d'autres antibiotiques. Lorsque les gènes de résistance aux β-lactamases n’étaient pas initialement identifiés, l’abaissement des seuils de détection de l’ARG a permis l’identification de β-lactamases étroitement apparentées. Cependant, aucun gène connu de résistance aux carbapénèmes n’a été trouvé chez sept Pseudomonas spp. isole. Il convient également de noter un isolat de Klebsiella pneumoniae multirésistant provenant d'Ottawa, qui présentait une résistance à sept classes d'antimicrobiens, dont les β-lactamines. Ces résultats mettent en évidence la diversité des gènes codant pour la résistance aux carbapénèmes en Ontario et l'utilité du séquençage du génome entier plutôt que de la PCR pour la détection des ARG où la résistance peut résulter d'un assortiment de gènes.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1139/facets-2020-0101

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2006

dc.language.iso

en

dc.publisher

Canadian Science Publishing

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

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Santé

Santé et sécurité

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Detection of carbapenem-resistance genes in bacteria isolated from wastewater in Ontario

dc.type - en

Article

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