BackgroundAnimals can act as a reservoir and source for the emergence of novel meticillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) clones in human beings. Here, we report the discovery of a strain of S aureus (LGA251) isolated from bulk milk that was phenotypically resistant to meticillin but tested negative for the mecA gene and a preliminary investigation of the extent to which such strains are present in bovine and human populations.MethodsIsolates of bovine MRSA were obtained from the Veterinary Laboratories Agency in the UK, and isolates of human MRSA were obtained from diagnostic or reference laboratories (two in the UK and one in Denmark). From these collections, we searched for mecA PCR-negative bovine and human S aureus isolates showing phenotypic meticillin resistance. We used whole-genome sequencing to establish the genetic basis for the observed antibiotic resistance.FindingsA divergent mecA homologue (mecALGA251) was discovered in the LGA251 genome located in a novel staphylococcal cassette chromosome mec element, designated type-XI SCCmec. The mecALGA251 was 70% identical to S aureus mecA homologues and was initially detected in 15 S aureus isolates from dairy cattle in England. These isolates were from three different multilocus sequence type lineages (CC130, CC705, and ST425); spa type t843 (associated with CC130) was identified in 60% of bovine isolates. When human mecA-negative MRSA isolates were tested, the mecALGA251 homologue was identified in 12 of 16 isolates from Scotland, 15 of 26 from England, and 24 of 32 from Denmark. As in cows, t843 was the most common spa type detected in human beings.InterpretationAlthough routine culture and antimicrobial susceptibility testing will identify S aureus isolates with this novel mecA homologue as meticillin resistant, present confirmatory methods will not identify them as MRSA. New diagnostic guidelines for the detection of MRSA should consider the inclusion of tests for mecALGA251.FundingDepartment for Environment, Food and Rural Affairs, Higher Education Funding Council for England, Isaac Newton Trust (University of Cambridge), and the Wellcome Trust.

The recent finding of a new mecA homologue, mecA(LGA251) , with only 70% nucleotide homology to the conventional mecA gene has brought the routine testing for mecA as a confirmatory test for methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) into question. A multiplex PCR was designed to differentiate mecA(LGA251) from the known mecA together with detection of lukF-PV and the spa gene fragments, enabling direct spa typing by sequencing of the PCR amplicons. The PCR analysis and subsequent spa typing were validated on a large collection (n=185) of contemporary MRSA and methicillin-sensitive S. aureus isolates, including 127 isolates carrying mecA(LGA251) . The mecA(LGA251) gene was situated in staphylococcal cassette chromosome mec type XI elements, and sequence variation within a 631-bp fragment of mecA(LGA251) in 79 isolates indicated a very conserved gene sequence. Following a successful validation, the multiplex PCR strategy was implemented in the routine testing of MRSA for national surveillance. Over a 2-month period, among 203 samples tested, 12 new MRSA cases caused by isolates carrying mecA(LGA251) were identified, emphasizing the clinical importance of testing for these new MRSA isolates.

Abstract The discovery of antibiotics more than 80 years ago has led to considerable improvements in human and animal health. Although antibiotic resistance in environmental bacteria is ancient, resistance in human pathogens is thought to be a modern phenomenon that is driven by the clinical use of antibiotics 1 . Here we show that particular lineages of methicillin-resistant Staphylococcus aureus —a notorious human pathogen—appeared in European hedgehogs in the pre-antibiotic era. Subsequently, these lineages spread within the local hedgehog populations and between hedgehogs and secondary hosts, including livestock and humans. We also demonstrate that the hedgehog dermatophyte Trichophyton erinacei produces two β-lactam antibiotics that provide a natural selective environment in which methicillin-resistant S. aureus isolates have an advantage over susceptible isolates. Together, these results suggest that methicillin resistance emerged in the pre-antibiotic era as a co-evolutionary adaptation of S. aureus to the colonization of dermatophyte-infected hedgehogs. The evolution of clinically relevant antibiotic-resistance genes in wild animals and the connectivity of natural, agricultural and human ecosystems demonstrate that the use of a One Health approach is critical for our understanding and management of antibiotic resistance, which is one of the biggest threats to global health, food security and development.

ABSTRACT Group B Streptococcus (GBS; Streptococcus agalactiae ) is a major neonatal and opportunistic bacterial pathogen of humans and an important cause of mastitis in dairy cattle with significant impacts on food security. Following the introduction of mastitis control programs in the 1950s, GBS was nearly eradicated from the dairy industry in northern Europe, followed by re-emergence in the 21st century. Here, we sought to explain this re-emergence based on short and long read sequencing of historical (1953-1978; n = 44) and contemporary (1997-2012; n = 76) bovine GBS isolates. Our data show that a globally distributed bovine-associated lineage of GBS was commonly detected among historical isolates but never among contemporary isolates. By contrast, tetracycline resistance, which is present in all major GBS clones adapted to humans, was commonly and uniquely detected in contemporary bovine isolates. These observations provide evidence for strain replacement and suggest a human origin of newly emerged strains. Three novel GBS plasmids were identified, including two showing >98% homology with plasmids from Streptococcus pyogenes and Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis , which co-exist with GBS in the human oropharynx. Our findings support introduction of GBS into the dairy population due to human to-cattle jumps on multiple occasions and demonstrate that reverse zoonotic transmission can erase successes of animal disease control campaigns. IMPACT STATEMENT Pathogens can jump between humans and animals. Animal domestication and intensification of livestock production systems have caused multiple human to animal spill-over events, sometimes with significant impact on animal health and food production. The most common production-limiting disease of dairy cattle is mastitis, inflammation of the mammary gland, which can be caused by group B Streptococcus, a common commensal and pathogen of humans. Using genomic data from historical and recent isolates, we show that re-emergence of this pathogen in the dairy industry in northern Europe is due to strains with genomic signatures of human host-adaptation, including antimicrobial resistance genes and plasmids. This shows how elimination of animal diseases may be hampered by humans serving as a reservoir of multi-host pathogens, and reverse zoonotic transmission. REPOSITORIES Reads for all isolates sequenced in this study have been submitted to the ENA Sequence Read Archive (SRA). SRA accession numbers are included in Table S1, supplementary material, available in the online version of this article.

Abstract There has been increasing concern that the overuse of antibiotics in livestock farming is contributing to the burden of antimicrobial resistance in people. Farmed animals in Europe and North America, particularly pigs, provide a reservoir for livestock-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus (LA-MRSA, ST398) found in people. This study was designed to investigate the contribution of MRSA from Chinese pig farms to human infection and carriage.A collection of 603 S. aureus were isolated from 55 pig farms and 4 hospitals (MRSA= 285, 198; MSSA= 50, 70) in central China, a high pig farming density area, during 2017-2018. CC9 MRSA accounting for 93% of all farm MRSA isolates, while no was found in hospitals. ST398 isolates were found on three farms (n = 23) and three hospitals (n = 12). None of the ST398 from this study belong to the livestock clade of the LA-MRSA commonly found in Europe and North America. The hospital ST398 MRSA isolates formed a clade that was clearly separate from the farm ST398 MRSA and MSSA isolates, and all possessed human immune evasion cluster genes which were absent from all the pig farm ST398 isolates. Despite the presence of high levels of MRSA found on Chinese pig farms we found no evidence of them spilling over to the human population. Nevertheless, the ST398 MRSA obtained from human samples appear to be part of a widely distributed lineage in China. And the new animal adapted ST398 lineage that emerged in China should also be alarmed. Importance We disclosed the fact that although the high MRSA positive rate in Chinese hospitals and pig farms should be alarmed, they might be two separate issues. The new CC398 clades we identified highlight that the host adaption of the MRSA lineage is kept changing. These results suggest that continued surveillance of MRSA in livestock is necessary. We found that the pig farm MRSA isolates had unique antimicrobial resistance genes while most of the hospital MRSA isolates had human immune evasion cluster genes. These features could be used to distinguish the pig farm associated S. aureus in clinical laboratories. The policies of reducing antimicrobials use in livestock were implemented in China since 2020. Our study described the situation of MRSA populations in pig farms and hospitals in Central China before 2020, which provides a potential opportunity for future studies to evaluate the effects of the policies.

is a recently described species that can be differentiated from

Abstract Lak phages with alternatively coded ~540 kbp genomes were recently reported to replicate in Prevotella in the gut microbiomes of humans that consume a non-western diet, baboons and some pigs. Here, we investigate the diversity and broader distribution of Lak phages in human and animal microbiomes using diagnostic PCR and genome-resolved metagenomics. Lak phages were detected in 13 different animal types and are particularly prevalent in pigs, with significant enrichment in the hindgut compared to foregut. We reconstructed 34 new Lak genomes, including six curated complete genomes, all of which are alternatively coded. The most deeply branched Lak is from a horse faecal sample and is the largest phage genome from an animal microbiome (~660 kbp). From the Lak genomes, we identified families of hypothetical proteins associated with specific animal types. Overall, we substantially expanded Lak phage diversity and demonstrate their occurrence in a variety of human and animal microbiomes.

Abstract Staphylococcus aureus is a human commensal and opportunistic pathogen that can also colonise and cause disease in other animal species. In humans and livestock, where S. aureus is most studied, there is evidence that strains have different host specialisms. Recent studies have found S. aureus in many wild animals, including fish, whose physiologies and ecologies are very different to humans. However, it remains unclear whether S. aureus is adapted to and persisting within these species, or if its presence is due to repeated spillover from a source population. Distinguishing between these two scenarios is important for both public health and conservation. In this study we looked for evidence to support the hypothesis that the presence of S. aureus in fish is the result of spillover, through testing for the presence of S. aureus in fish that are isolated from likely source populations. We sampled 123 brown trout and their environment from 16 sites in the Scottish Highlands. All these sites are remote and have very low populations density of wild animal species known to carry S. aureus , but were selected to represent variable levels of exposure to humans, avian and livestock species. While our sampling methods readily detected S. aureus from the external and internal organs of a farmed fish, we did not detect S. aureus in any wild trout or their environment from any of the 16 sites. We sequenced 12 S. aureus isolates from the farmed fish. While they were all from clonal-complex 45, the genomic diversity was high enough to indicate repeated acquisition from a source population. In addition, the presence of a φSa3 prophage containing a human immune evasion cluster indicates a recent history of these isolates within human populations. Taken together, our results support the presence of S. aureus in fish being due to spillover from other host populations, rather than the adaptation of S. aureus to aquaculture or fish populations. Given predictions that fish consumption will increase, more whole genome sequencing of S. aureus in aquaculture is needed to understand the presence of S. aureus in these environments and to mitigate the risk to fish and human health.