Abstract The zoonotic origin of the SARS-CoV-2 pandemic is still unknown. Animal experiments have shown that non-human primates, cats, ferrets, hamsters, rabbits and bats can be infected by SARS-CoV-2. In addition, SARS-CoV-2 RNA has been detected in felids, mink and dogs in the field. Here, we describe an in-depth investigation of outbreaks on 16 mink farms and humans living or working on these farms, using whole genome sequencing. We conclude that the virus was initially introduced from humans and has evolved, most likely reflecting widespread circulation among mink in the beginning of the infection period several weeks prior to detection. At the moment, despite enhanced biosecurity, early warning surveillance and immediate culling of infected farms, there is ongoing transmission between mink farms with three big transmission clusters with unknown modes of transmission. We also describe the first animal to human transmissions of SARS-CoV-2 in mink farms. One sentence summary SARS-CoV-2 transmission on mink farms.

Abstract Susceptibility of domestic cats for infection with SARS-CoV-2 has been demonstrated by several experimental studies and field observations. We performed an extensive study to further characterize transmission of SARS-CoV-2 between cats, both by direct contact as well as by indirect contact. To that end, we estimated the transmission rate parameter and the decay parameter for infectivity in the environment. Using four groups of pair-transmission experiment, all donor (inoculated) cats became infected, shed virus and seroconverted, while three out of four direct contact cats got infected, shed virus and two of those seroconverted. One out of eight cats exposed to a SARS-CoV-2-contaminated environment became infected but did not seroconvert. Statistical analysis of the transmission data gives a reproduction number R 0 of 2.18 (95% CI: (0.92-4.08), a transmission rate parameter β of 0.23 day -1 (95% CI: 0.06-0.54), and a virus decay rate parameter μ of 2.73 day -1 (95% CI: 0.77-15.82). These data indicate that transmission between cats can be sustained ( R 0 >1), however, infectiousness of a contaminated environment decays rapidly (mean duration of infectiousness 1/2.73 days). Infections of cats via exposure to a SARS-CoV-2-contaminated environment cannot be excluded if cats are exposed shortly after contamination.

Abstract In the first wave of the COVID-19 pandemic (April 2020), SARS-CoV-2 was detected in farmed minks and genomic sequencing was performed on mink farms and farm personnel. Here, we describe the outbreak and use sequence data with Bayesian phylodynamic methods to explore SARS-CoV-2 transmission in minks and related humans on farms. High number of farm infections (68/126) in minks and farm related personnel (>50% of farms) were detected, with limited spread to the general human population. Three of five initial introductions of SARS-CoV-2 lead to subsequent spread between mink farms until November 2020. The largest cluster acquired a mutation in the receptor binding domain of the Spike protein (position 486), evolved faster and spread more widely and longer. Movement of people and distance between farms were statistically significant predictors of virus dispersal between farms. Our study provides novel insights into SARS-CoV-2 transmission between mink farms and highlights the importance of combing genetic information with epidemiological information at the animal-human interface.

Abstract The emergence of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae (CPE) is a threat to public health, because of their resistance to clinically important carbapenem antibiotics. The emergence of CPE in meat-producing animals is particularly worrying because consumption of meat contaminated with resistant bacteria similar to CPE, such as extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing Enterobacteriaceae, contributed to colonization in humans worldwide. Currently, no data on the transmission of CPE in livestock is available. We performed a transmission experiment to quantify the transmission of CPE between broilers to fill this knowledge gap and to compare the transmission rates of CPE and other antibiotic-resistant E. coli . A total of 180 Ross 308 broiler chickens were distributed on the day of hatch (day 0) over 12 pens. On day 5, half of the chickens in each pen were orally inoculated with 5·10 2 colony-forming units of CPE, ESBL, or chloramphenicol-resistant E. coli (catA1). Amoxicillin drinking water treatment was given twice daily in 6 of the 12 pens from days 2 to 6 to evaluate the effect of antibiotic treatment on the transmission rates. Cloacal swabs of all animals were taken to determine the number of infectious broilers. We used a Bayesian hierarchical model to quantify the transmission of the E. coli strains. E. coli can survive in the environment and serve as a reservoir. Therefore, the susceptible-infectious transmission model was adapted to account for the transmission of resistant bacteria from the environment. In addition, the caecal microbiome was analyzed on day 5 and at the end of the experiment on day 14 to assess the relationship between the caecal microbiome and the transmission rates. The transmission rates of CPE were 52 – 68 per cent lower compared to ESBL and catA1, but it is not clear if these differences were caused by differences between the resistance genes or between the E. coli strains. Differences between the groups in transmission rates and microbiome diversity did not correspond to each other, indicating that differences in transmission rates were probably not caused by major differences in the community structure in the caecal microbiome. Amoxicillin treatment from day 2 to 6 increased the transmission rate more than three-fold in all inoculums. It also increased alpha-diversity compared to untreated animals on day 5, but not on day 14, suggesting only a temporary effect. Future research could incorporate more complex transmission models with different species of resistant bacteria into the Bayesian hierarchical model.

Abstract Distinguishing epidemiologically related and unrelated plasmids is essential to confirm plasmid transmission. We compared IncI1-pST12 plasmids from both human and livestock origin and explored the degree of sequence similarity between plasmids from Enterobacteriaceae with different epidemiological links. Short-read sequence data of Enterobacteriaceae cultured from humans and broilers were screened for the presence of both a bla CMY-2 gene and an IncI1-pST12 replicon. Isolates were long-read sequenced on a MinION sequencer (OxfordNanopore Technologies). After plasmid reconstruction using hybrid assembly, pairwise single nucleotide polymorphisms (SNP) were determined. The plasmids were annotated, and a pan-genome was constructed to compare genes variably present between the different plasmids. Nine Escherichia coli sequences of broiler origin, four Escherichia coli sequences and one Salmonella enterica sequence of human origin were selected for the current analysis. A circular contig with the IncI1-pST12 replicon and bla CMY-2 gene was extracted from the assembly graph of all fourteen isolates. Analysis of the IncI1-pST12 plasmids revealed a low number of SNP differences (range of 0-9 SNPs). The range of SNP differences overlapped in isolates with different epidemiological links. One-hundred and twelve from a total of 113 genes of the pan-genome were present in all plasmid constructs. NGS-analysis of bla CMY-- 2 -containing IncI1-pST12 plasmids isolated from Enterobacteriaceae with different epidemiological links show a high degree of sequence similarity in terms of SNP differences and the number of shared genes. Therefore, statements on the horizontal transfer of these plasmids based on genetic identity should be made with caution.

Abstract In April 2020, respiratory disease and increased mortality were observed in farmed mink on two farms in the Netherlands. In both farms, at least one worker had been found positive for SARS-CoV-2. Necropsies of the mink revealed interstitial pneumonia, and organ and swab samples tested positive for SARS-CoV-2 RNA by qPCR. Variations in viral genomes point at between-mink transmission on the farms and lack of infection link between the farms. Inhalable dust in the mink houses contained viral RNA, indicating possible exposure of workers.