Abstract The emergence of tet (X) genes has compromised the clinical use of the last-line antibiotic tigecycline. We identified 322 (1.21%) tet (X) positive samples from 12,829 human microbiome samples distributed in four continents (Asia, Europe, North America and South America) using retrospective data from worldwide. These tet (X) genes were dominated by tet (X2)-like orthologs but we also identified 12 samples carrying novel tet (X) genes, designed tet (X15) and tet (X16), that were resistant to tigecycline. The metagenomic analysis revealed these tet (X) genes distributed in anaerobes dominated by Bacteroidaceae (78.89%) of human-gut origin. The transmission of these tet (X2)-like orthologs between Bacteroidaceae and Riemerella anatipestifer was primarily promoted by the mobile elements IS Bf11 and IS 4351. tet (X2)-like orthologs was also developed during transmission by mutation to high-level tigecycline resistant determinants tet (X15) and tet (X16). Further tracing these tet (X) in single bacterial isolate from public repository indicated that tet (X) genes were present as early as 1960s in R. anatipestifer that was the primary tet (X) carrier at early stage (before 2000). The tet (X2) and non- tet (X2) orthologs were primarily distributed in humans and food animals respectively, and non- tet (X2) were dominated by tet (X3) and tet (X4). Genomic comparison indicated these tet (X) genes were likely to be generated during tet (X) transmission between Flavobacteriaceae and E. coli / Acinetobacter spp.., and IS CR2 played a key role in the transmission. These results suggest R. anatipestifer was the potential ancestral source of tet (X) gene. Additionally, Bacteroidaceae of human-gut origin was an important hidden reservoir and mutational incubator for the mobile tet (X) genes that enabled spread to facultative anaerobes and aerobes.

The spread of antibiotic resistance genes (ARGs), particularly those carried on plasmids, poses a major risk to global health. However, the extent and frequency of ARGs transfer in microbial communities among human, animal, and environmental sectors is not well understood due to a lack of effective tracking tools. We have developed a novel fluorescent tracing tool, CRISPR-AMRtracker, to study ARG transfer. It combines CRISPR/Cas9 fluorescence tagging, fluorescence-activated cell sorting, 16S rRNA gene sequencing, and microbial community analysis. CRISPR-AMRtracker integrates a fluorescent tag immediately downstream of ARGs, enabling the tracking of ARG transfer without compromising the host cell's antibiotic susceptibility, fitness, conjugation, and transposition. Notably, our experiments demonstrate that sfGFP-tagged plasmid-borne mcr-1 can transfer across diverse bacterial species within fecal samples. This innovative approach holds the potential to illuminate the dynamics of ARG dissemination and provide valuable insights to shape effective strategies in mitigating the escalating threat of antibiotic resistance.

The increasing antibiotic resistance poses a significant global health challenge, threatening our ability to combat infectious diseases. The phenomenon of collateral sensitivity, whereby resistance to one antibiotic is accompanied by increased sensitivity to another, offers potential avenues for novel therapeutic interventions against infections unresponsive to classical treatments. In this study, we elucidate the emergence of tobramycin (TOB)-resistant small colony variants (SCVs) due to mutations in the hemL gene, which render S. Typhimurium more susceptible to nitrofurantoin (NIT). Mechanistic studies demonstrate that the collateral sensitivity in TOB-resistant S. Typhimurium SCVs primarily stems from disruptions in haem biosynthesis. This leads to dysfunction in the electron transport chain (ETC) and redox imbalance, ultimately inducing lethal accumulation of reactive oxygen species (ROS). Additionally, the upregulation of nfsA/B expressions facilitates the conversion of NIT prodrug into its active form, promoting ROS-mediated bacterial killing and contributing to this collateral sensitivity pattern. Importantly, alternative NIT therapy demonstrates a significant reduction of bacterial load by more than 2.24-log10 cfu/g in the murine thigh infection and colitis models. Our findings corroborate the collateral sensitivity of S. Typhimurium to nitrofurans as a consequence of evolving resistance to aminoglycosides. This provides a promising approach for treating infections due to aminoglycoside-resistant strains.

Introduction Glaesserella parasuis causes Glässer’s disease in pigs, a leading cause of death in swine herds and a major contributor to economic losses in the global swine industry. Although several studies have investigated antimicrobial resistance in G. parasuis , the correlation between phenotypic and genotypic resistance remains unclear due to incomplete genetic resistance mechanisms detection. Methods The susceptibility of 117 clinical G. parasuis isolates to 7 antimicrobials was determined using a broth microdilution method. The sequences of 48 resistant isolates were obtained by whole-genome sequencing. Resistance genes, mutations, and group 1 vtaA s were detected based on whole-genome sequence data. Sequence types (STs) were identified by multilocus sequence typing (MLST). Results Phenotypic analysis showed that most isolates were susceptible to the tested antibiotics; resistance was most common against tetracycline (27%) and enrofloxacin (20%). All isolates were susceptible to ceftiofur. Analysis of whole-genome sequences revealed that resistance to tetracycline, amoxicillin, erythromycin, florfenicol, and chloramphenicol was frequently associated with the resistance genes tet (B) or tet (H), bla ROB–1 , erm (T), floR , and catA3 , and enrofloxacin resistance was associated with mutations in GyrA, ParC, and ParE. MLST identified 25 STs, of which, 14 were novel. The sequenced strains were divided into two primary lineages, LI and LII. Group 1 vtaA genes were detected in 87.5% ( n = 42) of the isolates. Conclusion This study provides comprehensive insights into the molecular mechanisms responsible for drug resistance in G. parasuis , the characteristics of molecular epidemiology, and the virulence of resistant groups. Our findings can aid in the development of G. parasuis -specific clinical breakpoints and inform strategies for managing antimicrobial resistance in swine herds.

Glaesserella parasuis is the etiological agent of Glässer’s disease, which causes high morbidity and mortality in pigs worldwide. Macrolide resistance poses an urgent threat to their treatment, as macrolides are widely used for preventing and treating G. parasuis infections. Here, we determined the susceptibilities to five macrolides and characterized the genetic markers of macrolide resistance. The antimicrobial susceptibility of 117 G. parasuis isolates to erythromycin, tulathromycin, gamithromycin, tylosin, and tilmicosin was evaluated using broth microdilution method. Erythromycin-resistant isolates were sequenced using whole-genome sequencing. Further analysis of these sequences revealed the genetic basis of macrolide resistance in G. parasuis. Our results show that most G. parasuis isolates remained susceptible to the macrolide drugs. For commonly used agents (e.g., tylosin and tilmicosin), elevated minimum inhibitory concentrations (MICs) were observed, whereas for the newer macrolides (e.g., tulathromycin and gamithromycin), the MICs remained almost unchanged. The macrolide resistance gene erm(T) and the A2059G mutation in 23S rRNA were detected in the current study. To the best of our knowledge, integrative and conjugative element (ICE)-borne erm(T) in G. parasuis is reported for the first time in this study. Taken together, these results provide insights into the susceptibility of G. parasuis to macrolides. The presence of erm(T) on ICEs may facilitate its transfer, reducing the effectiveness of macrolide treatment.