MinION 메타지놈 시퀀싱을 이용한 사람과 가축 간 항생제 내성 유전자 전파에 대한 연구 = Investigation of Antibiotic Resistance Gene Dissemination among Human and Animals using MinION Metagenomic Sequencing
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학술지명
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발행연도
2023
작성언어
-주제어
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
264-265(2쪽)
제공처
The use of Antibiotics in livestock industry can result in the spread of antibiotic resistance among pathogenic bacteria, leading to an increase in the frequency of antibiotic resistant bacteria. Since livestock farms are exposed to the natural environment, they can be a route for transmission of antibiotic resistant genes (ARGs) from livestock feces to the surrounding environment. Additionally, livestock feces are commonly used as fertilizer for various crops through composting process. Advancements in metagenome sequencing and data processing have enabled the analysis of the genomes of microbial communities in different environments. Long-read based MinION sequencing (ONT; Oxford Nanopore Technology, UK) can locate mobile genetic elements (MGEs), such as integrons and transposons that help in the mobility of ARGs. This makes it suitable for comprehensive research on the patterns of ARG propagation. In this study, we used MinION sequencing to analyze the dissemination pattern of ARGs with MGEs in the feces of both human and livestock animals. Livestock feces were collected from four pig farms, five cow farms, five chicken farms and five horse riding grounds on Jeju Island. Five healthy adults donated human feces. All fecal samples were homogenized, freeze-dried, and stored at -80 ℃ until DNA extraction. A total of 72 DNA samples were extracted using the QIAamp PowerFecal Pro DNA Kit (QIAGEN, Germany), and prepared as a library for MinION sequencing, following the manufacturer's instructions. After sequencing, the fastq files were trimmed using Porechop to remove sequencing adapters. ARG-containing reads and bacteria that have these reads were identified using ARGpore2, based on BLASTP. The number of ARG-containing reads were normalized by the number of total nanopore reads. Using the EPI2ME software from Oxford Nanopore Technology, we classified the microbial communities of each sample. Collectively, we found 7, 16, 8, 13, and 2 types of antibiotic classes in humans, pigs, cows, chickens, and horses, respectively. Resistance to aminoglycoside and tetracycline was observed in all samples. In addition, we identified the genetic organization from nanopore reads containing a clinically relevant gene among the detected ARGs. Analyzing these reads will not only allow us to understand the relationship between ARGs and MGEs but also provide the basis for future studies aiming to find, remove, or deactivate ARGs.
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