Document
Genetic markers of pyrazinamide-resistant Mycobacterium tuberculosis in Oman.
Source
Master's thesis
Other titles
العلامات الجينية للبكتيريا المتفطرة السلية المقاومة للبيرازيناميد في سلطنة عمان
Country
Oman
City
Muscat
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2024
Language
English
Thesis Type
Master's thesis
English abstract
Tuberculosis (TB) is an airborne infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis with a global health impact of 1.3 million deaths and 7.5 million cases in
2022. It is highly prevalent in countries of Sub-Saharan Africa and South Asia. In
Oman, TB is of low burden with an incidence rate of 9.3 cases per 105 population in 2022. The disease is curable; however, treatment is challenged by the emergence of drug resistance. Drug resistant TB in Oman is limited; however, recent studies revealed an increase in pyrazinamide resistance (PZAR). Thus, the present study aims to determine the extent of genetic diversity among PZAR isolates and define mutations in three candidate genes associated with phenotypic resistance to the drug.
A total of 179 Mtb isolates, comprising PZAR (n=105) and PZAS (n=74), were obtained from the Central Public Health Laboratories, Ministry of Health, Oman, between 2019 and 2023, from Omanis (n=56) and expatriates (n=123). Genetic diversity was determined by spoligotyping, and three genes implicated in PZA resistance (pncA, panD, and rpsA) were analyzed by Sanger sequencing. To assess evolution of PZAR strains, Mtb isolates examined in the current study were compared to those collected between 2014 and 2018.
High diversity, comprising 10 spoligoclades, was seen among the 2019-2023 Mtb isolates. The most prevalent spoligoclades were EAI (57.5%), CAS (15.8%), and TH (9.6%). Low diversity was seen among PZAR (2 clades) compared to PZAS isolates (10 clades). No significant differences existed between the spoligoprofile of PZAR strains among Omanis and expatriates.
The spoligoprofile of the Mtb isolates examined in the current study differed from that seen in an earlier population (2014-2018). The major spoligoclades (CAS, EAI, T, and orphan) existed at significantly different frequencies in the two populations. Similarly, significant differences were seen in the spoligoprofile of PZAR isolates examined here compared to those of 2014-2018.
Low frequency of mutations was seen among pncA, panD, and rpsA. This included, 6 pncA mutations, comprising 1 indel, 2 nonsynonymous, and 3 synonymous mutations. Similarly, 5 panD mutations were identified, 4 nonsynonymous and 1 synonymous, and 4 rpsA mutations consisting of 2 nonsynonymous and 2 synonymous were determined. The majority of the mutations in pncA, panD, and rpsA were found in the EAI spoligolineage, followed by CAS and Beijing. With PZAS as the reference, single-gene pncA, panD, and rpsA sequencing had a sensitivity of 3.1%, 1.1%, 4.7% and a specificity of 100.0%, 95.5%, 100.0%, respectively. However, in combination, the three genes increased the sensitivity to 7.8% and resulted in a specificity of 97.5%.
In summary, PZAR Mtb strains in Oman showed limited diversity, with PZAR conferring mutations were clustered in the EAI spoligoclade, indicative of a limited resistance reservoir. pncA, panD, and rpsA have limited diagnostic sensitivity to PZAR
Mtb strains in Oman, suggesting the involvement of other genes.
Arabic abstract
السل هو مرض معد ينتقل عبر الهواء ويسُببه Mycobacterium tuberculosis وله تأثير كبير على الصحة العالمية، حيث أدى إلى وفاة 1.3 مليون شخص ووجود 7.5 مليون حالة في عام 2022. يعُتبر السل منتشر ا بشكل كبير في دول إفريقيا جنوب الصحراء وجنوب آسيا. في عمان، يعتبر السل مرض ا منخفض الحمل مع معدل حدوث قدره 9.3 حالات لكل 100,000 نسمة في عام 2022. السل مرض قابل للشفاء؛ ومع ذلك، تواجه العلاج تحديات بسبب ظهور مقاومة الأدوية. على الرغم من أن سلالات السل المقاومة للأدوية في عمان نادرة، فقد أظهرت الدراسات الأخيرة زيادة في المقاومة للبيرازيناميد )PZA(. لذا، تهدف الدراسة الحالي ة إلى تحديد مدى التنوع الجيني بين العزلات المقاومة للـ PZA وتحديد الطفرات في ثلاثة جينات مرشحة معروفة بأنها مرتبطة بالمقاومة الظاهرية للدواء.
تم جمع 179 عزلة من Mtb، تتضمن 105 عزلات مقاومة للـ PZA (PZAR) و74 عزلة حساسة للـ PZA (PZAS)، من المختبرات المركزية للصحة العامة، وزارة الصحة، عمان، بين عامي 2019 و2023، من العمانيين )56( والمغتربين )123(. تم تحديد التنوع الجيني من خلال اختبار سبوليجوتيبينج، وتم تحليل ثلاثة جينات مرتبطة بمقاومة الـ panD ،pncA( PZA، وrpsA( باستخدام تسلسل سانجر. لتقييم تطور سلالات PZAR، تمت مقارنة العزلات المدروسة في الدراسة الحالية مع تلك التي جُمعت بين عامي 2014 و2018.
تم ملاحظة تنوع عا ل، يتضمن 10 مجموعات سبوليجو، بين عزلات Mtb من 2019 إلى 2023. وكانت المجموعات الأكثر انتشار ا هي )%9.6( EAI (57.5%), CAS (15.8%), TH. لوحظ تنوع منخفض بين عزلات PZAR ) مجموعتان( مقارنة بعزلات PZAS ) عشر مجموعات(، حيث كان هناك اختلاف كبير في البروفايل بين المجموعتين. علاوة على ذلك، لم يكن هناك اختلاف كبير بين بروفايل PZAR بين العمانيين والمغتربين.
كان بروفايل سبوليجو لعزلات Mtb التي تمت دراستها في الدراسة الحالية مختلف ا عن ذلك الذي شوهد بين السكان السابقين )2014-2018(. كانت المجموعات الرئيسية )T ،EAI ،CAS، وOrphan( موجودة بترددات مختلفة بشكل كبير في المجموعتين. وبالمثل، كان بروفايل PZAR مختلف ا بشكل كبير عن ذلك الذي تمت دراسته بين عامي 2014 و2018.
كشفت تحليلات جينات مقاومة الـ panD ،pncA ،PZA، وrpsA، عن تردد منخفض للطفرات غير المرادفة مقارنة بالطفرات المرادفة. تم تحديد إجمالي 6 طفرات في pncA، بما في ذلك 1 حذف، 2 غير مرادفة، و3 مرادفة. بينما تم تحديد 5 طفرات في panD، بما في ذلك 4 غير مرادفة و1 مرادفة. وفي الوقت نفسه، تم تحديد 4 طفرات في rpsA، بما في ذلك 2 غير مرادفة و2 مرادفة. تم العثور على معظم الطفرات في pncA وpanD وrpsA في مجموعة سبوليجو EAI، تليها CAS وBeijing. باستخدام PZAS كمرجع، كان التسلسل لجين pncA وpanD وrpsA يتمتع بحساسية قدرها 3.1% و1.1% و4.7% على التوالي، ونوعية 100.0% و95.5% و100.0% على التوالي. ومع ذلك، عند الجمع بين الثلاثة جينات، ارتفعت الحساسية إلى 7.8% ونتجت عن نوعية قدرها 97.5%.
باختصار، أظهرت سلالات بكتيريا السل المقاوم للأدوية في عمان تنو عا محدود ا، حيث كانت الطفرات المرتبطة بـ PZAR متجمعة في مجموعة EAI spoligoclade، مما يشير إلى وجود خزانات مقاومة محدودة. كما أن الجينات pncA و panD و rpsA لها حساسية تشخيصية محدودة تجاه سلالات PZAR في عمان، مما يقترح تورط جينات أخرى.
تم جمع 179 عزلة من Mtb، تتضمن 105 عزلات مقاومة للـ PZA (PZAR) و74 عزلة حساسة للـ PZA (PZAS)، من المختبرات المركزية للصحة العامة، وزارة الصحة، عمان، بين عامي 2019 و2023، من العمانيين )56( والمغتربين )123(. تم تحديد التنوع الجيني من خلال اختبار سبوليجوتيبينج، وتم تحليل ثلاثة جينات مرتبطة بمقاومة الـ panD ،pncA( PZA، وrpsA( باستخدام تسلسل سانجر. لتقييم تطور سلالات PZAR، تمت مقارنة العزلات المدروسة في الدراسة الحالية مع تلك التي جُمعت بين عامي 2014 و2018.
تم ملاحظة تنوع عا ل، يتضمن 10 مجموعات سبوليجو، بين عزلات Mtb من 2019 إلى 2023. وكانت المجموعات الأكثر انتشار ا هي )%9.6( EAI (57.5%), CAS (15.8%), TH. لوحظ تنوع منخفض بين عزلات PZAR ) مجموعتان( مقارنة بعزلات PZAS ) عشر مجموعات(، حيث كان هناك اختلاف كبير في البروفايل بين المجموعتين. علاوة على ذلك، لم يكن هناك اختلاف كبير بين بروفايل PZAR بين العمانيين والمغتربين.
كان بروفايل سبوليجو لعزلات Mtb التي تمت دراستها في الدراسة الحالية مختلف ا عن ذلك الذي شوهد بين السكان السابقين )2014-2018(. كانت المجموعات الرئيسية )T ،EAI ،CAS، وOrphan( موجودة بترددات مختلفة بشكل كبير في المجموعتين. وبالمثل، كان بروفايل PZAR مختلف ا بشكل كبير عن ذلك الذي تمت دراسته بين عامي 2014 و2018.
كشفت تحليلات جينات مقاومة الـ panD ،pncA ،PZA، وrpsA، عن تردد منخفض للطفرات غير المرادفة مقارنة بالطفرات المرادفة. تم تحديد إجمالي 6 طفرات في pncA، بما في ذلك 1 حذف، 2 غير مرادفة، و3 مرادفة. بينما تم تحديد 5 طفرات في panD، بما في ذلك 4 غير مرادفة و1 مرادفة. وفي الوقت نفسه، تم تحديد 4 طفرات في rpsA، بما في ذلك 2 غير مرادفة و2 مرادفة. تم العثور على معظم الطفرات في pncA وpanD وrpsA في مجموعة سبوليجو EAI، تليها CAS وBeijing. باستخدام PZAS كمرجع، كان التسلسل لجين pncA وpanD وrpsA يتمتع بحساسية قدرها 3.1% و1.1% و4.7% على التوالي، ونوعية 100.0% و95.5% و100.0% على التوالي. ومع ذلك، عند الجمع بين الثلاثة جينات، ارتفعت الحساسية إلى 7.8% ونتجت عن نوعية قدرها 97.5%.
باختصار، أظهرت سلالات بكتيريا السل المقاوم للأدوية في عمان تنو عا محدود ا، حيث كانت الطفرات المرتبطة بـ PZAR متجمعة في مجموعة EAI spoligoclade، مما يشير إلى وجود خزانات مقاومة محدودة. كما أن الجينات pncA و panD و rpsA لها حساسية تشخيصية محدودة تجاه سلالات PZAR في عمان، مما يقترح تورط جينات أخرى.
Category
Theses and Dissertations