By use of multilocus sequence typing, Streptococcus pneumoniae isolates causing invasive disease (n=150) were compared with those from nasopharyngeal carriage (n=351) among children in Oxford. The prevalence of individual clones (sequence types) and serotypes among isolates from invasive disease was related to their prevalence in carriage, and an odds ratio (OR) for invasive disease was calculated for the major clones and serotypes. All major carried clones and serotypes caused invasive disease, although their ability to do so varied greatly. Thus, 2 serotype 14 clones were ∼10-fold overrepresented among disease isolates, compared with carriage isolates, whereas a serotype 3 clone was ∼10-fold underrepresented. The lack of heterogeneity between the ORs of different clones of the same serotype, and analysis of isolates of the same genotype, but different serotype, suggested that capsular serotype may be more important than genotype in the ability of pneumococci to cause invasive disease

It has been thought that Clostridium difficile infection is transmitted predominantly within health care settings. However, endemic spread has hampered identification of precise sources of infection and the assessment of the efficacy of interventions.

Using a highly selective enrichment broth, 62 isolates of vancomycin-resistant Enterococcus faecium were obtained from non-human sources; 35 isolates from raw sewage, 22 from farm animals and 5 from uncooked chickens. All strains possessed the Van A gene, conferring high-level resistance to vancomycin (MIC > or = 256 mg/L). Ribotyping of 42 of these isolates resulted in 14 distinguishable patterns. Two ribotyping patterns were found among isolates from animals and sewage and those from clinical sources. A blood and a urine isolate from separate hospital patients and porcine isolates shared the same ribotyping pattern number 6 and a stool isolate from a patient in the community and sewage isolates shared another pattern, number 10. This finding suggests that animals may serve as a reservoir of vancomycin-resistant enterococci (VRE), which may enter the human food chain. The emergence of VRE in hospital patients may reflect selection of these organisms in the hospital environment by antibiotic usage from which nosocomial spread might occur.

ABSTRACT A robust high-throughput multilocus sequence typing (MLST) scheme for Clostridium difficile was developed and validated using a diverse collection of 50 reference isolates representing 45 different PCR ribotypes and 102 isolates from recent clinical samples. A total of 49 PCR ribotypes were represented overall. All isolates were typed by MLST and yielded 40 sequence types (STs). A web-accessible database was set up ( http://pubmlst.org/cdifficile/ ) to facilitate the dissemination and comparison of C. difficile MLST genotyping data among laboratories. MLST and PCR ribotyping were similar in discriminatory abilities, having indices of discrimination of 0.90 and 0.92, respectively. Some STs corresponded to a single PCR ribotype (32/40), other STs corresponded to multiple PCR ribotypes (8/40), and, conversely, the PCR ribotype was not always predictive of the ST. The total number of variable nucleotide sites in the concatenated MLST sequences was 103/3,501 (2.9%). Concatenated MLST sequences were used to construct a neighbor-joining tree which identified four phylogenetic groups of STs and one outlier (ST-11; PCR ribotype 078). These groups apparently correlate with clades identified previously by comparative genomics. The MLST scheme was sufficiently robust to allow direct genotyping of C. difficile in total stool DNA extracts without isolate culture. The direct (nonculture) MLST approach may prove useful as a rapid genotyping method, potentially benefiting individual patients and informing hospital infection control.

Candida auris is an emerging and multidrug-resistant pathogen. Here we report the epidemiology of a hospital outbreak of C. auris colonization and infection.After identification of a cluster of C. auris infections in the neurosciences intensive care unit (ICU) of the Oxford University Hospitals, United Kingdom, we instituted an intensive patient and environmental screening program and package of interventions. Multivariable logistic regression was used to identify predictors of C. auris colonization and infection. Isolates from patients and from the environment were analyzed by whole-genome sequencing.A total of 70 patients were identified as being colonized or infected with C. auris between February 2, 2015, and August 31, 2017; of these patients, 66 (94%) had been admitted to the neurosciences ICU before diagnosis. Invasive C. auris infections developed in 7 patients. When length of stay in the neurosciences ICU and patient vital signs and laboratory results were controlled for, the predictors of C. auris colonization or infection included the use of reusable skin-surface axillary temperature probes (multivariable odds ratio, 6.80; 95% confidence interval [CI], 2.96 to 15.63; P<0.001) and systemic fluconazole exposure (multivariable odds ratio, 10.34; 95% CI, 1.64 to 65.18; P=0.01). C. auris was rarely detected in the general environment. However, it was detected in isolates from reusable equipment, including multiple axillary skin-surface temperature probes. Despite a bundle of infection-control interventions, the incidence of new cases was reduced only after removal of the temperature probes. All outbreak sequences formed a single genetic cluster within the C. auris South African clade. The sequenced isolates from reusable equipment were genetically related to isolates from the patients.The transmission of C. auris in this hospital outbreak was found to be linked to reusable axillary temperature probes, indicating that this emerging pathogen can persist in the environment and be transmitted in health care settings. (Funded by the National Institute for Health Research Health Protection Research Unit in Healthcare Associated Infections and Antimicrobial Resistance at Oxford University and others.).

The control of Clostridium difficile infections is an international clinical challenge. The incidence of C difficile in England declined by roughly 80% after 2006, following the implementation of national control policies; we tested two hypotheses to investigate their role in this decline. First, if C difficile infection declines in England were driven by reductions in use of particular antibiotics, then incidence of C difficile infections caused by resistant isolates should decline faster than that caused by susceptible isolates across multiple genotypes. Second, if C difficile infection declines were driven by improvements in hospital infection control, then transmitted (secondary) cases should decline regardless of susceptibility.Regional (Oxfordshire and Leeds, UK) and national data for the incidence of C difficile infections and antimicrobial prescribing data (1998-2014) were combined with whole genome sequences from 4045 national and international C difficile isolates. Genotype (multilocus sequence type) and fluoroquinolone susceptibility were determined from whole genome sequences. The incidence of C difficile infections caused by fluoroquinolone-resistant and fluoroquinolone-susceptible isolates was estimated with negative-binomial regression, overall and per genotype. Selection and transmission were investigated with phylogenetic analyses.National fluoroquinolone and cephalosporin prescribing correlated highly with incidence of C difficile infections (cross-correlations >0·88), by contrast with total antibiotic prescribing (cross-correlations <0·59). Regionally, C difficile decline was driven by elimination of fluoroquinolone-resistant isolates (approximately 67% of Oxfordshire infections in September, 2006, falling to approximately 3% in February, 2013; annual incidence rate ratio 0·52, 95% CI 0·48-0·56 vs fluoroquinolone-susceptible isolates: 1·02, 0·97-1·08). C difficile infections caused by fluoroquinolone-resistant isolates declined in four distinct genotypes (p<0·01). The regions of phylogenies containing fluoroquinolone-resistant isolates were short-branched and geographically structured, consistent with selection and rapid transmission. The importance of fluoroquinolone restriction over infection control was shown by significant declines in inferred secondary (transmitted) cases caused by fluoroquinolone-resistant isolates with or without hospital contact (p<0·0001) versus no change in either group of cases caused by fluoroquinolone-susceptible isolates (p>0·2).Restricting fluoroquinolone prescribing appears to explain the decline in incidence of C difficile infections, above other measures, in Oxfordshire and Leeds, England. Antimicrobial stewardship should be a central component of C difficile infection control programmes.UK Clinical Research Collaboration (Medical Research Council, Wellcome Trust, National Institute for Health Research); NIHR Oxford Biomedical Research Centre; NIHR Health Protection Research Unit on Healthcare Associated Infection and Antimicrobial Resistance (Oxford University in partnership with Public Health England [PHE]), and on Modelling Methodology (Imperial College, London in partnership with PHE); and the Health Innovation Challenge Fund.

A population-based study in Oxfordshire (UK) hospitals by Sarah Walker and colleagues finds that in an endemic setting with good infection control, ward-based contact cannot account for most new cases of Clostridium difficile infection.

Background. Despite substantial interest in biomarkers, their impact on clinical outcomes and variation with bacterial strain has rarely been explored using integrated databases. Methods. From September 2006 to May 2011, strains isolated from Clostridium difficile toxin enzyme immunoassay (EIA)–positive fecal samples from Oxfordshire, United Kingdom (approximately 600 000 people) underwent multilocus sequence typing. Fourteen-day mortality and levels of 15 baseline biomarkers were compared between consecutive C. difficile infections (CDIs) from different clades/sequence types (STs) and EIA-negative controls using Cox and normal regression adjusted for demographic/clinical factors. Results. Fourteen-day mortality was 13% in 2222 adults with 2745 EIA-positive samples (median, 78 years) vs 5% in 20 722 adults with 27 550 EIA-negative samples (median, 74 years) (absolute attributable mortality, 7.7%; 95% CI, 6.4%–9.0%). Mortality was highest in clade 5 CDIs (25% [16 of 63]; polymerase chain reaction (PCR) ribotype 078/ST 11), then clade 2 (20% [111 of 560]; 99% PCR ribotype 027/ST 1) versus clade 1 (12% [137 of 1168]; adjusted P < .0001). Within clade 1, 14-day mortality was only 4% (3 of 84) in ST 44 (PCR ribotype 015) (adjusted P = .05 vs other clade 1). Mean baseline neutrophil counts also varied significantly by genotype: 12.4, 11.6, and 9.5 × 109 neutrophils/L for clades 5, 2 and 1, respectively, vs 7.0 × 109 neutrophils/L in EIA-negative controls (P < .0001) and 7.9 × 109 neutrophils/L in ST 44 (P = .08). There were strong associations between C. difficile-type-specific effects on mortality and neutrophil/white cell counts (rho = 0.48), C-reactive-protein (rho = 0.43), eosinophil counts (rho = −0.45), and serum albumin (rho = −0.47). Biomarkers predicted 30%–40% of clade-specific mortality differences. Conclusions. C. difficile genotype predicts mortality, and excess mortality correlates with genotype-specific changes in biomarkers, strongly implicating inflammatory pathways as a major influence on poor outcome after CDI. PCR ribotype 078/ST 11 (clade 5) leads to severe CDI; thus ongoing surveillance remains essential.

Sequencing of pathogen DNA directly from clinical samples offers the possibilities of rapid diagnosis, faster antimicrobial resistance prediction and enhanced outbreak investigation. The approach is especially advantageous for infections caused by species which grow very slowly in culture, such as Mycobacteria tuberculosis. Since the pathogen of interest may represent as little as 0.01% of the total DNA, enrichment of the input material for target sequences by specific amplification and, or depletion of non-target DNA (human, other bacteria) is essential for success. Here, we investigated the potential of isothermal multiple displacement amplification by Phi29 polymerase. We directed the amplification reaction towards Mycobacteria DNA in sputum samples by exploiting in our oligonucleotide primer design, their high GC content (approximately 65%) relative to human DNA. Amplified DNA was then sequenced using the Oxford Nanopore Technology MinION. In addition, a model system comprising standardised ‘mock clinical samples’ was designed. Pooled infection negative human sputum samples were spiked with enumerated Mycobacterium bovis (BCG) Pasteur strain at concentrations spanning the typical range at which Mycobacterium tuberculosis is found in human sputum samples (106 - 101 BCG cells/ml). To assess the amount of BCG sequence enrichment achieved, sample DNA was sequenced both before, and after amplification. Reads from amplified samples, which mapped to a BCG reference genome, comprised short repeated sequences - apparently transcribed multiple times from the same fragment of BCG DNA. Therefore post-amplification, the samples were enriched for BCG sequences relative to unamplified sequences (8,101 BCG reference mapped reads, increasing to 28,617 at 106 BCG cells/ml sample), but BCG genome coverage declined markedly (for example 89.4% to 4.1%). In summary, the use of standardised mock clinical samples allowed direct comparison of data from different Mycobacteria enrichment experiments and sequencing runs. However, optimal conditions for multiple displacement amplification of minority Mycobacteria DNAs, remain to be identified.

Resistance to amoxicillin-clavulanate, a widely used beta-lactam/beta-lactamase inhibitor combination antibiotic, is rising globally, yet susceptibility testing remains challenging. To test whether whole-genome sequencing (WGS) could provide a more reliable assessment of susceptibility than traditional methods, we predicted resistance from WGS for 976 E. coli bloodstream infection isolates from Oxfordshire, UK, comparing against phenotypes from the BD Phoenix (calibrated against EUCAST guidelines). 339/976 (35%) isolates were amoxicillin-clavulanate resistant. Predictions based solely on beta-lactamase presence/absence performed poorly (sensitivity 23% (78/339)) but improved when genetic features associated with penicillinase hyper-production (e.g. promoter mutations, copy number estimates) were considered (sensitivity 82% (277/339); p<0.0001). Most discrepancies occurred in isolates with peri-breakpoint MICs. We investigated two potential causes; the phenotypic reference and the binary resistant/susceptible classification. We performed reference standard, replicated phenotyping in a random stratified subsample of 261/976 (27%) isolates using agar dilution, following both EUCAST and CLSI guidelines, which use different clavulanate concentrations. As well as disagreeing with each other, neither agar dilution phenotype aligned perfectly with genetic features. A random-effects model investigating associations between genetic features and MICs showed that some genetic features had small, variable and additive effects, resulting in variable resistance classification. Using model fixed-effects to predict MICs for the non-agar dilution isolates, predicted MICs were in essential agreement (±1 doubling dilution) with observed (BD Phoenix) MICs for 691/715 (97%) isolates. This suggests amoxicillin-clavulanate resistance in E. coli is quantitative, rather than qualitative, explaining the poorly reproducible binary (resistant/susceptible) phenotypes and suboptimal concordance between different phenotypic methods and with WGS-based predictions.