Abstract Background. Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE) are associated with considerable mortality. As mechanisms of carbapenem resistance are heterogeneous, it is unclear if mortality differs based on resistance mechanisms. We sought to determine whether CRE resistance mechanism determination is prognostically informative. Methods. We conducted an observational study comparing 14-day mortality between patients with carbapenemase-producing (CP)-CRE compared with non-CP-CRE bacteremia. Clinical data were collected on all patients. A comprehensive DNA microarray-based assay was performed on all isolates to identify β-lactamase-encoding genes. Results. There were 83 unique episodes of monomicrobial CRE bacteremia during the study period: 37 (45%) CP-CRE and 46 (55%) non-CP-CRE. The majority of CP-CRE isolates were blaKPC (92%), followed by blaNDM (5%) and blaOXA-48-type (3%). CP-CRE isolates were more likely to have meropenem minimum inhibitory concentrations (MICs) ≥16 µg/mL, while non-CP-CRE isolates were more likely to have meropenem MICs ≤1 µg/mL (P value < .001). A total of 18 (22%) patients died within 14 days, including 12 (32%) in the CP-CRE group and 6 (13%) in the non-CP-CRE group. Adjusting for severity of illness on day 1 of bacteremia, underlying medical conditions, and differences in antibiotic treatment administered, the odds of dying within 14 days were more than 4 times greater for CP-CRE compared with non-CP-CRE bacteremic patients (adjusted odds ratio, 4.92; 95% confidence interval, 1.01–24.81). Conclusion. Our findings suggest that CP-CRE may be more virulent than non-CP-CRE and are associated with poorer outcomes. This underscores the added importance of delineating underlying resistance mechanisms of CRE to direct antibiotic treatment decisions.

ABSTRACT The ability of clinical microbiology laboratories to reliably detect carbapenemase-producing carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CP-CRE) is an important element of the effort to prevent and contain the spread of these pathogens and an integral part of antimicrobial stewardship. All existing methods have limitations. A new, straightforward, inexpensive, and specific phenotypic method for the detection of carbapenemase production, the carbapenem inactivation method (CIM), was recently described. Here we describe a two-stage evaluation of a modified carbapenem inactivation method (mCIM), in which tryptic soy broth was substituted for water during the inactivation step and the length of this incubation was extended. A validation study was performed in a single clinical laboratory to determine the accuracy of the mCIM, followed by a nine-laboratory study to verify the reproducibility of these results and define the zone size cutoff that best discriminated between CP-CRE and members of the family Enterobacteriaceae that do not produce carbapenemases. Bacterial isolates previously characterized through whole-genome sequencing or targeted PCR as to the presence or absence of carbapenemase genes were tested for carbapenemase production using the mCIM; isolates with Ambler class A, B, and D carbapenemases, non-CP-CRE isolates, and carbapenem-susceptible isolates were included. The sensitivity of the mCIM observed in the validation study was 99% (95% confidence interval [95% CI], 93% to 100%), and the specificity was 100% (95% CI, 82% to 100%). In the second stage of the study, the range of sensitivities observed across nine laboratories was 93% to 100%, with a mean of 97%; the range of specificities was 97% to 100%, with a mean of 99%. The mCIM was easy to perform and interpret for Enterobacteriaceae , with results in less than 24 h and excellent reproducibility across laboratories.

Abstract Microbial exposures are crucial environmental factors that impact healthspan by sculpting the immune system and microbiota. Antibody profiling via programmable Phage ImmunoPrecipitation Sequencing (PhIP-Seq) provides a high-throughput, costeffective approach for multiplexed detection of exposure and response to thousands of microbial protein products. Here we designed and constructed a library of 95,601 56 amino acid peptide tiles spanning a subset of environmental proteins more likely to be associated with immune responses: those with “toxin” or “virulence factor” keyword annotations. PhIP-Seq was used to profile the circulating antibodies of ~1,000 individuals against this “ToxScan” library of 14,430 toxins and virulence factors from 1,312 genera of organisms. In addition to a detailed analysis of six commonly encountered human commensals and pathogens, we study the age-dependent stability of the ToxScan profile and use a genome-wide association study (GWAS) to find that the MHC-II locus modulates the selection of bacterial epitopes. We detect previously described anti-flagellin antibody responses in a Crohn’s disease cohort and identify a novel association between anti-flagellin antibodies and juvenile dermatomyositis (JDM). PhIP-Seq with the ToxScan library provides a new window into exposure and immune responses to environmental protein toxins and virulence factors, which can be used to study human health and disease at cohort scale.

Gut colonization by the pathogen Klebsiella pneumoniae (Kp) is consistently associated with subsequent Kp disease, and patients are predominantly infected with their colonizing strain. However, colonizing strains likely vary in their potential to cause infection. We previously identified the plasmid-encoded tellurium resistance (ter) operon as highly associated with infection when compared to asymptomatic colonization in hospitalized patients1. The ter operon bestows resistance to the toxic compound tellurite oxide (TeO3-2), but this is unlikely to be its physiological function, as tellurium and TeO3-2 are exceedingly rare. Here we show that terC is necessary and terZABCDEF is sufficient for phenotypic TeO3-2 resistance. Next, we demonstrate that ter is encoded on a diverse group of plasmids without known plasmid-encoded virulence genes, suggesting an independent role in infection. Finally, our studies indicate that ter is a gut fitness factor, and its fitness advantage is conferred only when specific gut microbiota constituents are present. Collectively, these data reveal the Kp ter operon that is highly associated with human infection likely acts early in pathogenesis as a horizontally-transferrable fitness factor promoting robust gut colonization in the presence of the indigenous microbiota.

Objectives: This study aims to assess the presence of pathogenic microorganisms in the corneal epithelial layer of keratoconus patients. Methods: DNA was extracted from corneal epithelial samples procured from ten individual keratoconus eyes and three healthy controls. Metagenomic next-generation sequencing (mNGS) was performed to detect ocular microbiota using an agnostic approach. Results: Metagenomic sequencing revealed a low microbial read count in corneal epithelial samples derived from both keratoconus eyes (average: 530) and controls (average: 622) without a statistically significant difference (p = 0.29). Proteobacteria were the predominant phylum in both keratoconus and control samples (relative abundance: 72% versus 79%, respectively). Conclusions: The overall low microbial read count and the lack of difference in the relative abundance of different microbial species between keratoconus and control samples do not support the hypothesis that a chronic corneal infection is implicated in the pathogenesis of keratoconus. These findings do not rule out the possibility that an acute infection may be involved in the disease process as an initiating event.

Purpose: Antimicrobial resistance (AMR) is a public health threat where efficient surveillance is needed to prevent outbreaks. Existing methods for detection of gastrointestinal colonization of multidrug-resistant organisms (MDRO) are limited to specific organisms or resistance mechanisms. Metagenomic next-generation sequencing (mNGS) is a rapid and agnostic diagnostic approach for microbiome and resistome investigations. We determined if mNGS can detect MDRO from rectal swabs in concordance with standard microbiology results. Methods: We performed and compared mNGS performance on short-read Illumina MiSeq (N=10) and long-read Nanopore MinION (N=4) platforms directly from peri-rectal swabs to detect vancomycin-resistant enterococci (VRE) and carbapenem-resistant Gram-negative organisms (CRO). Results: We detected E. faecium (N=8) and E. faecalis (N=2) with associated van genes (9/10) in concordance with VRE culture-based results. We studied the microbiome and identified CRO organisms, P. aeruginosa (N=1), E. cloacae (N=1), and KPC-producing K. pneumoniae (N=1). Nanopore real-time detection detected the blaKPC gene in 2.5 minutes and provided genetic context (blaKPC harbored on pKPC_Kp46 IncF plasmid). Illumina sequencing provided accurate allelic variant determination (i.e., blaKPC-2) and strain typing of the K. pneumoniae (ST-15). Conclusions: We demonstrated an agnostic approach for surveillance of MDRO, examining advantages of both short and long-read mNGS methods for AMR detection.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.