A wide variety of enzymatic pathways that produce specialized metabolites in bacteria, fungi and plants are known to be encoded in biosynthetic gene clusters. Information about these clusters, pathways and metabolites is currently dispersed throughout the literature, making it difficult to exploit. To facilitate consistent and systematic deposition and retrieval of data on biosynthetic gene clusters, we propose the Minimum Information about a Biosynthetic Gene cluster (MIBiG) data standard.

Microbiomes from every environment contain a myriad of uncultivated archaeal and bacterial viruses, but studying these viruses is hampered by the lack of a universal, scalable taxonomic framework. We present vConTACT v.2.0, a network-based application utilizing whole genome gene-sharing profiles for virus taxonomy that integrates distance-based hierarchical clustering and confidence scores for all taxonomic predictions. We report near-identical (96%) replication of existing genus-level viral taxonomy assignments from the International Committee on Taxonomy of Viruses for National Center for Biotechnology Information virus RefSeq. Application of vConTACT v.2.0 to 1,364 previously unclassified viruses deposited in virus RefSeq as reference genomes produced automatic, high-confidence genus assignments for 820 of the 1,364. We applied vConTACT v.2.0 to analyze 15,280 Global Ocean Virome genome fragments and were able to provide taxonomic assignments for 31% of these data, which shows that our algorithm is scalable to very large metagenomic datasets. Our taxonomy tool can be automated and applied to metagenomes from any environment for virus classification. Classification of archaeal and bacterial viruses can be automated with an algorithm that identifies relationships on the basis of shared gene content.

This paper presents standards and best practices for reporting genome sequences of uncultivated viruses. We present an extension of the Minimum Information about any (x) Sequence (MIxS) standard for reporting sequences of uncultivated virus genomes. Minimum Information about an Uncultivated Virus Genome (MIUViG) standards were developed within the Genomic Standards Consortium framework and include virus origin, genome quality, genome annotation, taxonomic classification, biogeographic distribution and in silico host prediction. Community-wide adoption of MIUViG standards, which complement the Minimum Information about a Single Amplified Genome (MISAG) and Metagenome-Assembled Genome (MIMAG) standards for uncultivated bacteria and archaea, will improve the reporting of uncultivated virus genomes in public databases. In turn, this should enable more robust comparative studies and a systematic exploration of the global virosphere.

We describe the small-scale, laboratory-based, production and quality control of a cocktail, consisting of exclusively lytic bacteriophages, designed for the treatment of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus infections in burn wound patients. Based on succesive selection rounds three bacteriophages were retained from an initial pool of 82 P. aeruginosa and 8 S. aureus bacteriophages, specific for prevalent P. aeruginosa and S. aureus strains in the Burn Centre of the Queen Astrid Military Hospital in Brussels, Belgium. This cocktail, consisting of P. aeruginosa phages 14/1 (Myoviridae) and PNM (Podoviridae) and S. aureus phage ISP (Myoviridae) was produced and purified of endotoxin. Quality control included Stability (shelf life), determination of pyrogenicity, sterility and cytotoxicity, confirmation of the absence of temperate bacteriophages and transmission electron microscopy-based confirmation of the presence of the expected virion morphologic particles as well as of their specific interaction with the target bacteria. Bacteriophage genome and proteome analysis confirmed the lytic nature of the bacteriophages, the absence of toxin-coding genes and showed that the selected phages 14/1, PNM and ISP are close relatives of respectively F8, φKMV and phage G1. The bacteriophage cocktail is currently being evaluated in a pilot clinical study cleared by a leading Medical Ethical Committee.

Abstract Metabolites, lipids, and other small molecules are key constituents of tissues supporting cellular programs in health and disease. Here, we present METASPACE, a community-populated knowledge base of spatial metabolomes from imaging mass spectrometry data. METASPACE is enabled by a high-performance engine for metabolite annotation in a confidence-controlled way that makes results comparable between experiments and laboratories. By sharing their results publicly, engine users continuously populate a knowledge base of annotated spatial metabolomes in tissues currently including over 3000 datasets from human cancer cohorts, whole-body sections of animal models, and various organs. The spatial metabolomes can be visualized, explored and shared using a web app as well as accessed programmatically for large-scale analysis. By using novel computational methods inspired by natural language processing, we illustrate that METASPACE provides molecular coverage beyond the capacity of any individual laboratory and opens avenues towards comprehensive metabolite atlases on the levels of tissues and organs.

The pace at which multidrug-resistant strains emerge has been alarming. P. stuartii is an infrequent but relevant drug-resistant nosocomial pathogen causing local to systemic life-threatening infections. We propose an alternative approach to fight this bacterium based on the properties of phage tailspikes with depolymerase activity that degrade the surface bacterial polymers, making the bacteria susceptible to the immune system. Unlike antibiotics, phage tailspikes have narrow and specific substrate spectra, and by acting as antivirulent but not bactericidal agents they do not cause the selection of resistant bacteria.

Abstract In contrast to the many reports of successful real-world cases of personalized bacteriophage therapy (BT), randomized controlled trials of non-personalized bacteriophage products have not produced the expected results. Here we present the outcomes of a retrospective observational analysis of the first 100 consecutive cases of personalized BT of difficult-to-treat infections facilitated by a Belgian consortium in 35 hospitals, 29 cities and 12 countries during the period from 1 January 2008 to 30 April 2022. We assessed how often personalized BT produced a positive clinical outcome (general efficacy) and performed a regression analysis to identify functional relationships. The most common indications were lower respiratory tract, skin and soft tissue, and bone infections, and involved combinations of 26 bacteriophages and 6 defined bacteriophage cocktails, individually selected and sometimes pre-adapted to target the causative bacterial pathogens. Clinical improvement and eradication of the targeted bacteria were reported for 77.2% and 61.3% of infections, respectively. In our dataset of 100 cases, eradication was 70% less probable when no concomitant antibiotics were used (odds ratio = 0.3; 95% confidence interval = 0.127–0.749). In vivo selection of bacteriophage resistance and in vitro bacteriophage–antibiotic synergy were documented in 43.8% (7/16 patients) and 90% (9/10) of evaluated patients, respectively. We observed a combination of antibiotic re-sensitization and reduced virulence in bacteriophage-resistant bacterial isolates that emerged during BT. Bacteriophage immune neutralization was observed in 38.5% (5/13) of screened patients. Fifteen adverse events were reported, including seven non-serious adverse drug reactions suspected to be linked to BT. While our analysis is limited by the uncontrolled nature of these data, it indicates that BT can be effective in combination with antibiotics and can inform the design of future controlled clinical trials. BT100 study, ClinicalTrials.gov registration: NCT05498363 .

Abstract The Pseudomonas quinolone signal (PQS) is a multifunctional quorum sensing molecule of key importance to the P. aeruginosa metabolism. We here describe that the lytic Pseudomonas bacterial virus LUZ19 targets this population-density-dependent signaling system by expressing q uorum s ensing-associated acyl t ransferase (Qst) during early infection. Qst interacts with a key biosynthesis pathway enzyme PqsD, resulting in decreased metabolites levels of PQS and its precursor 2-heptyl-4(1H)-quinolone. The lack of a functional PqsD enzyme impairs the normal LUZ19 infection but is restored by external supplementation of 2-heptyl-4(1H)-quinolone, showing that LUZ19 exploits PQS to successfully achieve its infection. A functional interaction network, which includes enzymes of the central carbon metabolism (CoaC/ThiD) and a novel non-ribosomal peptide synthetase pathway (PA1217), suggests a broader functional context for Qst, which blocks P. aeruginosa cell division. Qst represents an exquisite example of intricate reprogramming of the bacterium, which may be exploited towards antibiotic target discovery for this bacterial pathogen.

Executive summary Microbes are all pervasive in their distribution and influence on the functioning and well‐being of humans, life in general and the planet. Microbially‐based technologies contribute hugely to the supply of important goods and services we depend upon, such as the provision of food, medicines and clean water. They also offer mechanisms and strategies to mitigate and solve a wide range of problems and crises facing humanity at all levels, including those encapsulated in the sustainable development goals (SDGs) formulated by the United Nations. For example, microbial technologies can contribute in multiple ways to decarbonisation and hence confronting global warming, provide sanitation and clean water to the billions of people lacking them, improve soil fertility and hence food production and develop vaccines and other medicines to reduce and in some cases eliminate deadly infections. They are the foundation of biotechnology, an increasingly important and growing business sector and source of employment, and the centre of the bioeconomy , Green Deal , etc. But, because microbes are largely invisible, they are not familiar to most people, so opportunities they offer to effectively prevent and solve problems are often missed by decision‐makers, with the negative consequences this entrains. To correct this lack of vital knowledge, the International Microbiology Literacy Initiative–the IMiLI–is recruiting from the global microbiology community and making freely available, teaching resources for a curriculum in societally relevant microbiology that can be used at all levels of learning. Its goal is the development of a society that is literate in relevant microbiology and, as a consequence, able to take full advantage of the potential of microbes and minimise the consequences of their negative activities. In addition to teaching about microbes, almost every lesson discusses the influence they have on sustainability and the SDGs and their ability to solve pressing problems of societal inequalities. The curriculum thus teaches about sustainability, societal needs and global citizenship. The lessons also reveal the impacts microbes and their activities have on our daily lives at the personal, family, community, national and global levels and their relevance for decisions at all levels. And, because effective, evidence‐based decisions require not only relevant information but also critical and systems thinking, the resources also teach about these key generic aspects of deliberation. The IMiLI teaching resources are learner‐centric, not academic microbiology‐centric and deal with the microbiology of everyday issues. These span topics as diverse as owning and caring for a companion animal, the vast range of everyday foods that are produced via microbial processes, impressive geological formations created by microbes, childhood illnesses and how they are managed and how to reduce waste and pollution. They also leverage the exceptional excitement of exploration and discovery that typifies much progress in microbiology to capture the interest, inspire and motivate educators and learners alike. The IMiLI is establishing Regional Centres to translate the teaching resources into regional languages and adapt them to regional cultures, and to promote their use and assist educators employing them. Two of these are now operational. The Regional Centres constitute the interface between resource creators and educators–learners. As such, they will collect and analyse feedback from the end‐users and transmit this to the resource creators so that teaching materials can be improved and refined, and new resources added in response to demand: educators and learners will thereby be directly involved in evolution of the teaching resources. The interactions between educators–learners and resource creators mediated by the Regional Centres will establish dynamic and synergistic relationships–a global societally relevant microbiology education ecosystem–in which creators also become learners, teaching resources are optimised and all players/stakeholders are empowered and their motivation increased. The IMiLI concept thus embraces the principle of teaching societally relevant microbiology embedded in the wider context of societal, biosphere and planetary needs, inequalities, the range of crises that confront us and the need for improved decisioning, which should ultimately lead to better citizenship and a humanity that is more sustainable and resilient. Abstract The biosphere of planet Earth is a microbial world: a vast reactor of countless microbially driven chemical transformations and energy transfers that push and pull many planetary geochemical processes, including the cycling of the elements of life, mitigate or amplify climate change (e.g., Nature Reviews Microbiology, 2019, 17, 569) and impact the well‐being and activities of all organisms, including humans. Microbes are both our ancestors and creators of the planetary chemistry that allowed us to evolve (e.g., Life's engines: How microbes made earth habitable, 2023). To understand how the biosphere functions, how humans can influence its development and live more sustainably with the other organisms sharing it, we need to understand the microbes. In a recent editorial (Environmental Microbiology, 2019, 21, 1513), we advocated for improved microbiology literacy in society. Our concept of microbiology literacy is not based on knowledge of the academic subject of microbiology, with its multitude of component topics, plus the growing number of additional topics from other disciplines that become vitally important elements of current microbiology. Rather it is focused on microbial activities that impact us–individuals/communities/nations/the human world–and the biosphere and that are key to reaching informed decisions on a multitude of issues that regularly confront us, ranging from personal issues to crises of global importance. In other words, it is knowledge and understanding essential for adulthood and the transition to it, knowledge and understanding that must be acquired early in life in school. The 2019 Editorial marked the launch of the International Microbiology Literacy Initiative, the IMiLI. Here, we present our concept of how microbiology literacy may be achieved and the rationale underpinning it; the type of teaching resources being created to realise the concept and the framing of microbial activities treated in these resources in the context of sustainability, societal needs and responsibilities and decision‐making; and the key role of Regional Centres that will translate the teaching resources into local languages, adapt them according to local cultural needs, interface with regional educators and develop and serve as hubs of microbiology literacy education networks. The topics featuring in teaching resources are learner‐centric and have been selected for their inherent relevance, interest and ability to excite and engage. Importantly, the resources coherently integrate and emphasise the overarching issues of sustainability, stewardship and critical thinking and the pervasive interdependencies of processes. More broadly, the concept emphasises how the multifarious applications of microbial activities can be leveraged to promote human/animal, plant, environmental and planetary health, improve social equity, alleviate humanitarian deficits and causes of conflicts among peoples and increase understanding between peoples (Microbial Biotechnology, 2023, 16(6), 1091–1111). Importantly, although the primary target of the freely available (CC BY‐NC 4.0) IMiLI teaching resources is schoolchildren and their educators, they and the teaching philosophy are intended for all ages, abilities and cultural spectra of learners worldwide: in university education, lifelong learning, curiosity‐driven, web‐based knowledge acquisition and public outreach. The IMiLI teaching resources aim to promote development of a global microbiology education ecosystem that democratises microbiology knowledge.

Extensive efforts are underway to develop bacteriophages as therapies against antibiotic-resistant bacteria. However, these efforts are confounded by the instability of phage preparations and a lack of suitable tools to assess active phage concentrations over time. Here, we use Dynamic Light Scattering (DLS) to measure changes in phage physical state in response to environmental factors and time, finding that phages tend to decay and form aggregates and that the degree of aggregation can be used to predict phage bioactivity. We then use DLS to optimize phage storage conditions for phages from human clinical trials, predict bioactivity in 50-year-old archival stocks, and evaluate phage samples for use in a phage therapy/wound infection model. We also provide a web-application (Phage-ELF) to facilitate DLS studies of phages. We conclude that DLS provides a rapid, convenient, and non-destructive tool for quality control of phage preparations in academic and commercial settings.