Iñaki Comas and colleagues report whole-genome sequencing and analysis of 259 Mycobacterium tuberculosis complex strains, providing a survey of global diversity and facilitating evolutionary analyses. Their phylogeographic analysis suggests the emergence of M. tuberculosis complex strains about 70,000 years ago in Africa, with expansion correlated with increased human population density during the Neolithic Demographic Transition. Tuberculosis caused 20% of all human deaths in the Western world between the seventeenth and nineteenth centuries and remains a cause of high mortality in developing countries. In analogy to other crowd diseases, the origin of human tuberculosis has been associated with the Neolithic Demographic Transition, but recent studies point to a much earlier origin. We analyzed the whole genomes of 259 M. tuberculosis complex (MTBC) strains and used this data set to characterize global diversity and to reconstruct the evolutionary history of this pathogen. Coalescent analyses indicate that MTBC emerged about 70,000 years ago, accompanied migrations of anatomically modern humans out of Africa and expanded as a consequence of increases in human population density during the Neolithic period. This long coevolutionary history is consistent with MTBC displaying characteristics indicative of adaptation to both low and high host densities.

Available incidence data for invasive salmonella disease in sub-Saharan Africa are scarce. Standardised, multicountry data are required to better understand the nature and burden of disease in Africa. We aimed to measure the adjusted incidence estimates of typhoid fever and invasive non-typhoidal salmonella (iNTS) disease in sub-Saharan Africa, and the antimicrobial susceptibility profiles of the causative agents.We established a systematic, standardised surveillance of blood culture-based febrile illness in 13 African sentinel sites with previous reports of typhoid fever: Burkina Faso (two sites), Ethiopia, Ghana, Guinea-Bissau, Kenya, Madagascar (two sites), Senegal, South Africa, Sudan, and Tanzania (two sites). We used census data and health-care records to define study catchment areas and populations. Eligible participants were either inpatients or outpatients who resided within the catchment area and presented with tympanic (≥38·0°C) or axillary temperature (≥37·5°C). Inpatients with a reported history of fever for 72 h or longer were excluded. We also implemented a health-care utilisation survey in a sample of households randomly selected from each study area to investigate health-seeking behaviour in cases of self-reported fever lasting less than 3 days. Typhoid fever and iNTS disease incidences were corrected for health-care-seeking behaviour and recruitment.Between March 1, 2010, and Jan 31, 2014, 135 Salmonella enterica serotype Typhi (S Typhi) and 94 iNTS isolates were cultured from the blood of 13 431 febrile patients. Salmonella spp accounted for 33% or more of all bacterial pathogens at nine sites. The adjusted incidence rate (AIR) of S Typhi per 100 000 person-years of observation ranged from 0 (95% CI 0-0) in Sudan to 383 (274-535) at one site in Burkina Faso; the AIR of iNTS ranged from 0 in Sudan, Ethiopia, Madagascar (Isotry site), and South Africa to 237 (178-316) at the second site in Burkina Faso. The AIR of iNTS and typhoid fever in individuals younger than 15 years old was typically higher than in those aged 15 years or older. Multidrug-resistant S Typhi was isolated in Ghana, Kenya, and Tanzania (both sites combined), and multidrug-resistant iNTS was isolated in Burkina Faso (both sites combined), Ghana, Kenya, and Guinea-Bissau.Typhoid fever and iNTS disease are major causes of invasive bacterial febrile illness in the sampled locations, most commonly affecting children in both low and high population density settings. The development of iNTS vaccines and the introduction of S Typhi conjugate vaccines should be considered for high-incidence settings, such as those identified in this study.Bill & Melinda Gates Foundation.

Molecular typing of 964 specimens from patients in Ethiopia with lymph node or pulmonary tuberculosis showed a similar distribution of Mycobacterium tuberculosis strains between the 2 disease manifestations and a minimal role for M. bovis. We report a novel phylogenetic lineage of M. tuberculosis strongly associated with the Horn of Africa.

Abstract Imported cases present a considerable challenge to the elimination of malaria. Traditionally, patient travel history has been used to identify imported cases, but the long-latency liver stages confound this approach in Plasmodium vivax . Molecular tools to identify and map imported cases offer a more robust approach, that can be combined with drug resistance and other surveillance markers in high-throughput, population-based genotyping frameworks. Using a machine learning approach incorporating hierarchical FST (HFST) and decision tree (DT) analysis applied to 831 P. vivax genomes from 20 countries, we identified a 28-Single Nucleotide Polymorphism (SNP) barcode with high capacity to predict the country of origin. The Matthews correlation coefficient (MCC), which provides a measure of the quality of the classifications, ranging from −1 (total disagreement) to 1 (perfect prediction), exceeded 0.9 in 15 countries in cross-validation evaluations. When combined with an existing 37-SNP P. vivax barcode, the 65-SNP panel exhibits MCC scores exceeding 0.9 in 17 countries with up to 30% missing data. As a secondary objective, several genes were identified with moderate MCC scores (median MCC range from 0.54-0.68), amenable as markers for rapid testing using low-throughput genotyping approaches. A likelihood-based classifier framework was established, that supports analysis of missing data and polyclonal infections. To facilitate investigator-lead analyses, the likelihood framework is provided as a web-based, open-access platform (vivaxGEN-geo) to support the analysis and interpretation of data produced either at the 28-SNP core or full 65-SNP barcode. These tools can be used by malaria control programs to identify the main reservoirs of infection so that resources can be focused to where they are needed most.

Abstract The Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) is the collective term given to the group of bacteria that cause tuberculosis (TB) in mammals. It has been reported that M. tuberculosis H37Rv, a standard reference MTBC strain, is attenuated in cattle compared to Mycobacterium bovis . However, as M. tuberculosis H37Rv was isolated in the early 1930s, and genetic variants are known to exist, we sought to revisit this question of attenuation of M. tuberculosis for cattle by performing a bovine experimental infection with a recent M. tuberculosis isolate. Here we report infection of cattle using M. bovis AF2122/97, M. tuberculosis H37Rv, and M. tuberculosis BTB1558, the latter isolated in 2008 during a TB surveillance project in Ethiopian cattle. We show that both M. tuberculosis strains caused reduced gross and histopathology in cattle compared to M. bovis . Using M. tuberculosis H37Rv and M. bovis AF2122/97 as the extremes in terms of infection outcome, we used RNA-Seq analysis to explore differences in the peripheral response to infection as a route to identify biomarkers of progressive disease in contrast to a more quiescent, latent infection. Our work shows the attenuation of M. tuberculosis strains for cattle, and emphasizes the potential of the bovine model as a ‘One Health’ approach to inform human TB biomarker development and post-exposure vaccine development.

Abstract Background Invasive nontyphoidal Salmonella (iNTS) is one of the leading causes of bacteraemia in sub-Saharan Africa. Multi-drug resistance (MDR) and further resistance to third generation cephalosporins and fluoroquinolones have emerged in multiple iNTS serotypes. Molecular epidemiological investigations of nontyphoidal Salmonella are needed to better understand the genetic characteristics and transmission dynamics associated with major MDR iNTS serotypes across the continent. Methods A total of 166 nontyphoidal Salmonella isolates causing invasive disease were collected from a multi-centre study in eight African countries between 2010 and 2014, and whole-genome sequenced to investigate the geographical distribution, antimicrobial genetic determinants and population structure of iNTS serotypes-genotypes. Phylogeographical reconstruction was further conducted in context of the existing genomic framework of iNTS serotypes Typhimurium and Enteritidis. Population-based incidence of MDR-iNTS disease was also estimated. Results Salmonella enterica subsp. Enterica serotype Typhimurium ( S . Typhimurium) sequence-type (ST) 313 and Salmonella enterica subsp. Enterica serotype Enteritidis ( S . Enteritidis) ST11 were predominant, and both exhibited high frequencies of MDR. Salmonella enterica subsp. Enterica serotype Dublin ( S . Dublin) ST10 emerged in West Africa. Mutations in the gyrA gene were identified in S . Enteritidis and S . Typhimurium in Ghana; and ST313 carrying bla CTX-M-15 was found in Kenya. Inter-country transmission of MDR ST313 lineage II and the West African Clade of MDR ST11 between Ghana and neighbouring countries including Mali, Burkina Faso, and Nigeria were evident. The incidence of MDR-iNTS disease exceeded 100/100,000-person years-of-observation (PYO) in children aged <5 years in several West African countries. Conclusions Multiple MDR iNTS serotypes-sequence types, predominantly S . Typhimurium ST313 and S . Enteritidis ST11, are co-circulating in sub-Saharan Africa with evidence of transmission between West African countries. The development of safe and effective iNTS vaccines coupled with appropriate antimicrobial stewardship and adequate epidemiological monitoring are essential to limit the impact of these pathogens in Africa.

ABSTRACT Tuberculosis exacts a terrible toll on human and animal health. While Mycobacterium tuberculosis (Mtb) is restricted to humans, Mycobacterium bovis (Mb) is present in a large range of mammalian hosts. In cattle, bovine TB (bTB) is a notifiable disease responsible for important economic losses in developed countries and underestimated zoonosis in the developing world. Early interactions that take place between mycobacteria and the lung tissue early after aerosol infection govern the outcome of the disease. In cattle, these early steps remain poorly characterized. The precision-cut lung slice (PCLS) model preserves the structure and cell diversity of the lung. We developed this model in cattle in order to study the early lung response to mycobacterial infection. In situ imaging of PCLS infected with fluorescent Mb revealed bacilli in the alveolar compartment, adjacent or inside alveolar macrophages (AMPs) and in close contact with pneumocytes. We analyzed the global transcriptional lung inflammation signature following infection of PCLS with Mb and Mtb in two French beef breeds: Blonde d’Aquitaine and Charolaise. Whereas lungs from the Blonde d’Aquitaine produced high levels of mediators of neutrophil and monocyte recruitment in response to infection, such signatures were not observed in the Charolaise in our study. In the Blonde d’Aquitaine lung, whereas the inflammatory response was highly induced by two Mb strains, AF2122 isolated from cattle in the UK and Mb3601 circulating in France, the response against two Mtb strains, H37Rv the reference laboratory strain and BTB1558 isolated from zebu in Ethiopia, was very low. Strikingly, the type I interferon pathway was only induced by Mb but not Mtb strains indicating that this pathway may be involved in mycobacterial virulence and host tropism. Hence, the PCLS model in cattle is a valuable tool to deepen our understanding of early interactions between lung host cells and mycobacteria. It revealed striking differences between cattle breeds and mycobacterial strains. This model could help deciphering biomarkers of resistance versus susceptibility to bTB in cattle as such information is still critically needed for bovine genetic selection programs and would greatly help the global effort to eradicate bTB.

Background and objectives Mycobacterium bovis and Mycobacterium caprae are two of the most important agents of tuberculosis (TB) in livestock and the most important causes of zoonotic TB in humans. However, little is known about the global population structure, phylogeography and evolutionary history of these pathogens.Methodology We compiled a global collection of 3364 whole-genome sequences from M. bovis and M. caprae originating from 35 countries and inferred their phylogenetic relationships, geographic origins and age.Results Our results resolved the phylogenetic relationship among the four previously defined clonal complexes of M. bovis , and another eight newly described here. Our phylogeographic analysis showed that M. bovis likely originated in East Africa. While some groups remained restricted to East- and West Africa, others have subsequently dispersed to different parts of the world.Conclusions and implications Our results allow a better understanding of the global population structure of M. bovis and its evolutionary history. This knowledge can be used to define better molecular markers for epidemiological investigations of M. bovis in settings where whole genome sequencing cannot easily be implemented.

Healthcare in low- and middle-income countries is becoming problematic due to the emergence of multidrug-resistant bacteria causing serious morbidity and mortality. Klebsiella variicola carrying multiple antimicrobial resistance (AMR) genes was found significantly among sepsis patients in a study done between October 2019 and September 2020 at four Ethiopian hospitals located in the central (Tikur Anbessa and Yekatit 12), southern (Hawassa), and northern (Dessie) parts. Among 1416 sepsis patients, 74 K. variicola isolates were identified using MALDI-TOF, most of them at Dessie (n=44) and Hawassa (n=28) hospitals. Whole genome sequencing showed that K. variicola strains identified at Dessie Hospital displayed phylogenetic clonality, carried an IncM1 plasmid and the majority were ST3924. Many K. variicola identified at Hawassa Hospital were clonally clustered and the majority belonged to novel STs and carried IncFIB(K) and IncFII(K) plasmids concurrently. Fifty K. variicola carried ESBL genes while 2 isolates harbored AmpC. Other frequently found genes were aac(3)-lla, blaCTX-M-15, blaTEM-1B, blaLEN2, blaOXA-1, blaSCO-1, catB3, dfrA14, QnrB1, aac(6')-lb-cr and sul2. Virulence genes detected at both sites were mrk operons for biofilm formation and siderophore ABC transporter operons for iron uptake. Capsular alleles varied, with wzi 269 at Dessie and wzi 582 at Hawassa. The isolation of multidrug-resistant K. variicola as an emerging sepsis pathogen calls for strong infection prevention strategies and antimicrobial stewardship supported by advanced bacterial identification techniques.

Background: Previous studies suggest the burden of pulmonary tuberculosis (PTB) in Ethiopia may be greater in university students relative to the overall population. However, little is known about the transmission dynamics of PTB among students and members of the communities surrounding university campuses in Eastern Ethiopia. Methods: A cross sectional study was conducted in Eastern Ethiopia among culture-confirmed PTB cases from university students (n=36) and community members diagnosed at one of four hospitals (n=152) serving the surrounding area. Drug susceptibility testing (DST) was performed on Mycobacterium Tuberculosis Complex (MTBC) isolates using BD Bactec MGIT 960 and molecular genotyping was performed using spoligotyping and 24-loci MIRU-VNTR. MTBC strains with Identical genotyping patterns were assigned to molecular clusters as surrogate marker for recent transmission and further contact tracing was initiated among clustered patients. Results: Among all study participants, four MTBC lineages and 11 sub-lineages were identified, with Ethiopia_3 being most common sub-lineage (29.4%) and associated with strain clustering (P= 0.016). We identified 13 (8.1%) strains phylogenetically related to the known Ethiopian sub-lineages with a distinct Spoligotyping patterns and designated as Ethiopia_4. The clustering rate of MTB strains was 52.9% for university students and 66.7% for community members with a Recent Transmission Index (RTI) of 17.6% and 48.4%, respectively. Female gender, urban residence, and new TB cases were significantly associated with strain clustering (p