Abstract Introduction Due to recent improvements, Nanopore sequencing has become a promising method for experiments relying on amplicon sequencing. We describe a flexible workflow to generate and annotate high-quality, full-length 16S rDNA amplicons. We evaluated it for two applications, namely, i) identification of bacterial isolates and ii) species-level profiling of microbial communities. Methods Bacterial isolate identification by sequencing was tested on 47 isolates and compared to MALDI-TOF MS. 97 isolates were additionally sequenced to assess the resolution of phylogenetic classification. Species-level community profiling was tested with two full-length 16S primer pairs (A and B) with custom barcodes and compared to results obtained with Illumina sequencing using 27 stool samples. Finally, a Nextflow pipeline was developed to produce high-quality reads and taxonomically annotate them. Results We found high agreement between our workflow and MALDI-TOF data for isolate identification (PPV = 0.90, Cramér’s V = 0.857 and, Theil’s U = 0.316). For species-level community profiling, we found strong correlations (r s > 0.6) of alpha diversity indices between the two primer sets and Illumina sequencing. At the community level, we found significant but small differences when comparing sequencing techniques. Finally, we found moderate to strong correlation when comparing relative abundances of individual species (average r s = 0.6 and 0.533, for primers A and B). Discussion The proposed workflow enabled accurate identification of single bacterial isolates, making it a worthwhile alternative to MALDI-TOF. While shortcomings have been identified, it enabled reliable identification of prominent features in microbial communities at a fraction of the cost of Illumina sequencing. Importance A quick, robust, simple, and cost-effective method to identify bacterial isolates and communities in each sample is indispensable in the fields of microbiology and infection biology. Recent technological advances in Oxford Nanopore Technologies sequencing make this technique an attractive option considering the adaptability, portability, and cost-effectiveness of the platform. Here, we validated a flexible workflow to identify bacterial isolates and characterize bacterial communities using the Oxford Nanopore Technologies sequencing platform combined with the most recent v14 chemistry kits. For bacterial isolates, we compared our nanopore-based approach to MALDI-TOF MS-based identification. For species-level profiling of complex bacterial communities we compared our nanopore-based approach to Illumina shotgun sequencing. For reproducibility purposes, we wrapped the code used to process the sequencing data into a ready-to-use and self-contained Nextflow pipeline.

Due to their broad-spectrum activities, ivermectin and moxidectin are widely used anthelminthics in veterinary and human medicine. However, ivermectin has recently been shown to perturbate gut-microbial growth. Given the macrolide-like structure of both ivermectin and moxidectin, there is a need to characterize the antibiotic spectrum of these anthelminthic drugs and their potential implications in the development of cross-resistance to macrolides and other families of antibiotics. Here, we incubated 59 bacterial isolates representing different clades frequently found in the gut with ivermectin and moxidectin at different concentrations for 16-72h. Further, we challenged 10 bacterial isolates with repeated and gradually increasing concentrations of these two anthelminthics and subsequently characterized their sensitivity to different antibiotics as well as ascending anthelminthic concentrations. We found, that antibacterial activity of the two anthelminthics is comparable to a selection of tested antibiotics, as observed by potency and dose dependence. Bacterial anthelminthic challenging in vitro resulted in decreased anthelminthic sensitivity. Further, adaptation to anthelminthics is associated with decreased antibiotic sensitivity towards three macrolides, a lincosamide, a fluoroquinolone, a tetracycline and two carbapenems. The observed change in bacterial sensitivity profiles is associated with - and likely caused by - repeated anthelminthic exposure. Hence, current and future large-scale administration of ivermectin and moxidectin, respectively, for the control of helminths and malaria raises serious concerns - and hence potential off-target effects should be carefully monitored.

Abstract Soil-transmitted helminthiases (STH), including trichuriasis, pose a significant global burden, affecting numerous mammalian hosts. Traditional diagnostic methods have struggled to differentiate species within the Trichuris genus, prompting the use of molecular techniques to understand the diversity and zoonotic transmission of Trichuris spp. among humans and non-human primates (NHP), dogs and pigs. In this study, we used nanopore-based full-length ITS2 rDNA sequencing to genetically characterize and confirm the phylogenetic placement of the newly identified human-infecting Trichuris hominis and the well-known Trichuris trichiura . Using 670 samples from clinical studies in Côte d’Ivoire, Laos, Tanzania, and Uganda, along with publicly available ITS2 sequences, we confirmed two distinct clusters of human-infecting Trichuris species. We found a varying prevalence of T. hominis and T. trichiura across the four countries and that these were also present in NHP. Additionally, we demonstrated that ITS2 fragment length accurately differentiates both human-infecting Trichuris species and thus makes it a good diagnostic marker for future point-of-care applications in resource-constrained settings.