AMR-monitoring in vee en vlees met behulp van Whole-Genome Sequencing

Het monitoren van antibioticaresistentie (AMR) bij voedselproducerende dieren en voedsel is essentieel om betrouwbare informatie te verzamelen over de ontwikkeling en verspreiding van antibioticaresistentie. Resistentiegegevens worden gebruikt om de impact te bepalen van maatregelen die worden genomen om AMR te verminderen. Dit is essentiële informatie voor beleidsmakers. Het is de bedoeling dat deze monitoring wordt uitgevoerd in nauw verband met de monitoring van antibioticagebruik (AMU) bij voedselproducerende dieren. Deze monitoring is gekoppeld aan de AMR- en AMU-monitoringprogramma's voor mensen, en bedoeld om inzicht te verschaffen in hoe AMR vanuit een One Health-benadering kan worden aangepakt.

Monitoring

Sinds 2014 zijn ESBL/AmpC-producerende Escherichia coli uit caecummonsters van voedselproducerende dieren verzameld tijdens de slacht en uit vlees. Dit is een verplicht onderdeel van het Europese programma voor resistentiemonitoring. Dit levert belangrijke aanvullende informatie op voor de resistentiemonitoring van E. coli en over de prevalentie en de verspreiding van ESBL/AmpC-producerende E. coli in landbouwhuisdieren. Daarnaast wordt zo het brononderzoek ondersteund dat gericht is op het bepalen van het potentiële risico van de verspreiding van ESBL/AmpC-producerende E. coli uit dierlijke populaties en voedsel naar mensen.

Vatbaarheid

Routinematig wordt de antimicrobiële gevoeligheid van ESBL/AmpC-producerende E. coli getest met de micro-bouillonverdunningsmethode in twee Europese antibiotica-panels. Het eerste panel bestaat uit veertien antibioticaklassen die relevant zijn voor de volksgezondheid. Het tweede panel is ontworpen om de fenotypische kenmerken van ESBL-, AmpC- en carbapenemase-producenten te bepalen en bestaat uit verschillende bèta-lactam antibiotica, zoals derde en vierde generatie cefalosporines, en een aantal carbapenem antibiotica.

Sequencing

Onlangs heeft de Europese wetgeving voor AMR-monitoring bij voedselproducerende dieren en voedsel (Commissie-uitvoeringsbesluit (EU) 2020/1729) toegestaan dat WGS op vrijwillige basis gebruikt kan worden voor ESBL/AmpC-producerende E. coli. Als gevolg hiervan is het Nationale Referentie Laboratorium (NRL) voor antibioticaresistentie van Wageningen Bioveterinary Research (WBVR) in nauwe samenwerking met Wageningen Food Safety Research (WFSR) begonnen met de Whole-Genome Sequencing (WGS) van alle ESBL/AmpC-producerende E. coli-isolaten. WGS vervangt op de fenotypische antibiotica gevoeligheidstesten en aanvullende PCR-testen.

Als gevolg hiervan zijn er short-read sequenting (Illumina-platform) en op WGS gebaseerde analyses uitgevoerd om: (a) met behulp van de ResFinder-database de genen te detecteren die resistent zijn tegen antibiotica en (b) om verwantschappen aan E. coli-isolaten te bepalen met behulp van whole-genome alignment en SNP-analyse van het bacteriële genoom.

Vergelijking

Kort gezegd, is er een vergelijking gemaakt tussen de fenotypische en genotypische gegevens van 338 selectief geïsoleerde ESBL/AmpC-producerende E. coli uit landbouwhuisdieren en vlees. Voor deze dataset is een correlatie van 90% of hoger vastgesteld tussen het geteste resistentie fenotype en het voorspelde fenotype op basis van de gedetecteerde genotypen voor alle antibioticaklassen. Er werden verschillende beta-lactam fenotypen gemeten die 94-100% overeenkwamen met de gedetecteerde ESBL/AmpC-genen.

Clusters

Verdere analyse van de gegevens van de short-read sequenties toont de aanwezigheid aan van 15 nauw verwante clusters, bestaande uit 39 isolaten, waarin het totale kerngenoom 40 SNP’s of minder bevatte. Deze clusters werden geïdentificeerd binnen de verschillende diersectoren (runderen, inclusief kalveren en melkkoeien, slachtvarkens en vleeskuikens en het vlees daarvan), maar er werden geen clusters gedetecteerd in fecale monsters of het vlees in de verschillende diersectoren.

Voordelen

Deze resultaten laten duidelijk de voordelen zien van het gebruik van WGS voor AMR-monitoring. De toegevoegde waarde schuilt in de schat aan aanvullende informatie die verborgen ligt in de WGS-gegevens die hier voor epidemiologische doeleinden worden gebruikt; deze gegevens duiden op klonale relaties binnen de diersectoren.

De resultaten duiden op horizontale verspreiding van ESBL/AmpC-producerende E. coli tussen boerderijen binnen diersectoren. Dit nieuwe inzicht draagt bij aan de ontwikkeling van interventiemaatregelen, om zo de verspreiding van ESBL/AmpC-producerende E. coli binnen de diersectoren tegen te gaan. Dat zal uiteindelijk leidt tot vermindering van deze resistente bacteriën op het vlees.