On nanotextured noble-metal surfaces, surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed, where Raman scattering is enhanced by a factor, G, that is frequently about one million, but underlying the factor G is a broad distribution of local enhancement factors, eta. We have measured this distribution for benzenethiolate molecules on a 330-nanometer silver-coated nanosphere lattice using incident light of wavelength 532 nanometers. A series of laser pulses with increasing electric fields burned away molecules at sites with progressively decreasing electromagnetic enhancement factors. The enhancement distribution P(eta)deta was found to be a power law proportional to (eta)(-1.75), with minimum and maximum values of 2.8 x 10(4) and 4.1 x 10(10), respectively. The hottest sites (eta >10(9)) account for just 63 in 1,000,000 of the total but contribute 24% to the overall SERS intensity.

Porcine circovirus-associated disease (PCVAD) is clinically manifested by postweaning multisystemic wasting syndrome (PMWS), respiratory and enteric disease, reproductive failure, and porcine dermatitis and nephropathy syndrome (PDNS). Porcine circovirus 2 (PCV2) is an essential component of PCVAD, although an etiologic role in PDNS is not well established. Here, a novel circovirus, designated porcine circovirus 3 (PCV3), was identified in sows that died acutely with PDNS-like clinical signs. The capsid and replicase proteins of PCV3 are only 37% and 55% identical to PCV2 and bat circoviruses, respectively. Aborted fetuses from sows with PDNS contained high levels of PCV3 (7.57 × 107 genome copies/ml), and no other viruses were detected by PCR and metagenomic sequencing. Immunohistochemistry (IHC) analysis of sow tissue samples identified PCV3 antigen in skin, kidney, lung, and lymph node samples localized in typical PDNS lesions, including necrotizing vasculitis, glomerulonephritis, granulomatous lymphadenitis, and bronchointerstitial pneumonia. Further study of archived PDNS tissue samples that were negative for PCV2 by IHC analysis identified 45 of 48 that were PCV3 positive by quantitative PCR (qPCR), with 60% of a subset also testing positive for PCV3 by IHC analysis. Analysis by qPCR of 271 porcine respiratory disease diagnostic submission samples identified 34 PCV3-positive cases (12.5%), and enzyme-linked immunosorbent assay detection of anti-PCV3 capsid antibodies in serum samples found that 46 (55%) of 83 samples tested were positive. These results suggest that PCV3 commonly circulates within U.S. swine and may play an etiologic role in reproductive failure and PDNS. Because of the high economic impact of PCV2, this novel circovirus warrants further studies to elucidate its significance and role in PCVAD.While porcine circovirus 2 (PCV2) was first identified in sporadic cases of postweaning multisystemic wasting syndrome in Canada in the early 1990s, an epidemic of severe systemic disease due to PCV2 spread worldwide in the ensuing decade. Despite being effectively controlled by commercial vaccines, PCV2 remains one of the most economically significant viruses of swine. Here, a novel porcine circovirus (PCV3) that is distantly related to known circoviruses was identified in sows with porcine dermatitis and nephropathy syndrome (PDNS) and reproductive failure. PCV2, which has previously been associated with these clinical presentations, was not identified. High levels of PCV3 nucleic acid were observed in aborted fetuses by quantitative PCR, and PCV3 antigen was localized in histologic lesions typical of PDNS in sows by immunohistochemistry (IHC) analysis. PCV3 was also identified in archival PDNS diagnostic samples that previously tested negative for PCV2 by IHC analysis. The emergence of PCV3 warrants further investigation.

The increasing incidence of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE) - mediated hospital infections in China prompted a need to investigate the genetic basis of emergence of such strains. A nationwide survey was conducted in China covering a total of 1105 CRE strains collected from 25 geographical locales with results showing that acquisition of two carbapenemase genes, blaKPC-2 and blaNDM, was responsible for phenotypic resistance in 90% of the CRE strains tested (58% and 32% respectively), among which several major strain types, such as ST11 of K. pneumoniae and ST131/ST167 of E. coli, were identified, suggesting that dissemination of specific resistant clones is mainly responsible for emergence of new CRE strains. Prevalence of the fosA3 gene which mediates fosfomycin resistance, was high, while the colistin resistance determinant mcr-1 was rarely present in these isolates. Consistently, the majority of the blaNDM-bearing plasmids recoverable from the test strains belonged to IncX3, which contained a common core structure, blaNDM-blaMBL-trpF. Likewise, the core structure of ISKpn27-blaKPC-2-ISKpn2 was observed among plasmids harboring the blaKPC-2 gene, although they were genetically more divergent. In conclusion, the increasing prevalence of CRE strains in China is attributed to dissemination of conservative mobile elements carrying blaNDM or blaKPC-2 on conjugative and non-conjugative plasmids.

Culex tarsalis Coquillett females were infected with the NY99 strain of West Nile virus (family Flaviviridae, genus Flavivirus, WNV) and then incubated under constant temperatures of 10-30 degrees C. At selected time intervals, transmission was attempted using an in vitro capillary tube assay. The median time from imbibing an infectious bloodmeal until infected females transmitted WNV (median extrinsic incubation period, EIP50) was estimated by probit analysis. By regressing the EIP rate (inverse of EIP50) as a function of temperature from 14 to 30 degrees C, the EIP was estimated to require 109 degree-days (DD) and the point of zero virus development (x-intercept) was estimated to be 14.3 degrees C. The resulting degree-day model showed that the NY99 WNV strain responded to temperature differently than a lineage II strain of WNV from South Africa and approximated our previous estimates for St. Louis encephalitis virus (family Flaviviridae, genus Flavivirus, SLEV). The invading NY99 WNV strain therefore required warm temperatures for efficient transmission. The time for completion of the EIP was estimated monthly from temperatures recorded at Coachella Valley, Los Angeles, and Kern County, California, during the 2004 epidemic year and related to the duration of the Cx. tarsalis gonotrophic cycle and measures of WNV activity. Enzootic WNV activity commenced after temperatures increased, the duration of the EIP decreased, and virus potentially was transmitted in two or less gonotrophic cycles. Temperatures in the United States during the epidemic summers of 2002-2004 indicated that WNV dispersal and resulting epicenters were linked closely to above-average summer temperatures.

The human-animal-environment interface of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is an important aspect of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic that requires robust One Health-based investigations. Despite this, few reports describe natural infections in animals or directly link them to human infections using genomic data. In the present study, we describe the first cases of natural SARS-CoV-2 infection in tigers and lions in the United States and provide epidemiological and genetic evidence for human-to-animal transmission of the virus. Our data show that tigers and lions were infected with different genotypes of SARS-CoV-2, indicating two independent transmission events to the animals. Importantly, infected animals shed infectious virus in respiratory secretions and feces. A better understanding of the susceptibility of animal species to SARS-CoV-2 may help to elucidate transmission mechanisms and identify potential reservoirs and sources of infection that are important in both animal and human health.

BackgroundThe mcr-1 gene confers transferable colistin resistance. mcr-1-positive Enterobacteriaceae (MCRPE) have attracted substantial medical, media, and political attention; however, so far studies have not addressed their clinical impact. Herein, we report the prevalence of MCRPE in human infections and carriage, clinical associations of mcr-1-positive Escherichia coli (MCRPEC) infection, and risk factors for MCRPEC carriage.MethodsWe undertook this study at two hospitals in Zhejiang and Guangdong, China. We did a retrospective cross-sectional assessment of prevalence of MCRPE infection from isolates of Gram-negative bacteria collected at the hospitals from 2007 to 2015 (prevalence study). We did a retrospective case-control study of risk factors for infection and mortality after infection, using all MCRPEC from infection isolates and a random sample of mcr-1-negative E coli infections from the retrospective collection between 2012 and 2015 (infection study). We also did a prospective case-control study to assess risk factors for carriage of MCRPEC in rectal swabs from inpatients with MCRPEC and mcr-1 negative at the hospitals and collected between May and December, 2015, compared with mcr-1-negative isolates from rectal swabs of inpatients (colonisation study). Strains were analysed for antibiotic resistance, plasmid typing, and transfer analysis, and strain relatedness.FindingsWe identified 21 621 non-duplicate isolates of Enterobacteriaceae, Acinetobacter spp, and Pseudomonas aeruginosa from 18 698 inpatients and 2923 healthy volunteers. Of 17 498 isolates associated with infection, mcr-1 was detected in 76 (1%) of 5332 E coli isolates, 13 (<1%) of 348 Klebsiella pneumoniae, one (<1%) of 890 Enterobacter cloacae, and one (1%) of 162 Enterobacter aerogenes. For the infection study, we included 76 mcr-1-positive clinical E coli isolates and 508 mcr-1-negative isolates. Overall, MCRPEC infection was associated with male sex (209 [41%] vs 47 [63%], adjusted p=0·011), immunosuppression (30 [6%] vs 11 [15%], adjusted p=0·011), and antibiotic use, particularly carbapenems (45 [9%] vs 18 [24%], adjusted p=0·002) and fluoroquinolones (95 [19%] vs 23 [30%], adjusted p=0·017), before hospital admission. For the colonisation study, we screened 2923 rectal swabs from healthy volunteers, of which 19 were MCRPEC, and 1200 rectal swabs from patients, of which 35 were MCRPEC. Antibiotic use before hospital admission (p<0·0001) was associated with MCRPEC carriage in 35 patients compared with 378 patients with mcr-1-negative E coli colonisation, whereas living next to a farm was associated with mcr-1-negative E coli colonisation (p=0·03, univariate test). mcr-1 could be transferred between bacteria at high frequencies (10−1 to 10−3), and plasmid types and MCRPEC multi-locus sequence types (MLSTs) were more variable in Guangdong than in Zhejiang and included the human pathogen ST131. MCRPEC also included 17 unreported ST clades.InterpretationIn 2017, colistin will be formally banned from animal feeds in China and switched to human therapy. Infection with MRCPEC is associated with sex, immunosuppression, and previous antibiotic exposure, while colonisation is also associated with antibiotic exposure. MLST and plasmid analysis shows that MCRPEC are diversely spread throughout China and pervasive in Chinese communities.FundingNational Key Basic Research Program of China, National Natural Science Foundation of China/Zhejiang, National Key Research and Development Program, and MRC, UK.

ABSTRACT The global pandemic of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) poses a significant threat to public health. Besides humans, SARS-CoV-2 can infect several animal species. Highly sensitive and specific diagnostic reagents and assays are urgently needed for rapid detection and implementation of strategies for prevention and control of the infection in animals. In this study, we initially developed a panel of monoclonal antibodies (mAbs) against SARS-CoV-2 nucleocapsid (N) protein. To detect SARS-CoV-2 antibodies in a broad spectrum of animal species, a mAb-based bELISA was developed. Test validation using a set of animal serum samples with known infection status obtained an optimal percentage of inhibition (PI) cut-off value of 17.6% with diagnostic sensitivity of 97.8% and diagnostic specificity of 98.9%. The assay demonstrates high repeatability as determined by a low coefficient of variation (7.23%, 6.95%, and 5.15%) between-runs, within-run, and within-plate, respectively. Testing of samples collected over time from experimentally infected cats showed that the bELISA was able to detect seroconversion as early as 7 days post-infection. Subsequently, the bELISA was applied for testing pet animals with COVID-19-like symptoms and specific antibody responses were detected in two dogs. The panel of mAbs generated in this study provides a valuable tool for SARS-CoV-2 diagnostics and research. The mAb-based bELISA provides a serological test in aid of COVID-19 surveillance in animals. IMPORTANCE Antibody tests are commonly used as a diagnostic tool for detecting host immune response following infection. Serology (antibody) tests complement nucleic acid assays by providing a history of virus exposure, no matter symptoms developed from infection or the infection was asymptomatic. Serology tests for COVID-19 are in high demand, especially when the vaccines become available. They are important to determine the prevalence of the viral infection in a population and identify individuals who have been infected or vaccinated. ELISA is a simple and practically reliable serological test, which allows high-throughput implementation in surveillance studies. Several COVID-19 ELISA kits are available. However, they are mostly designed for human samples and species-specific secondary antibody is required for indirect ELISA format. This paper describes the development of an all species applicable monoclonal antibody (mAb)-based blocking ELISA to facilitate the detection and surveillance of COVID-19 in animals.

The ability of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) to infect a wide-range of species raises significant concerns regarding both human-to-animal and animal-to-human transmission. There is an increasing demand for highly sensitive, rapid, and simple diagnostic assays that can detect viral infection across various species. In this study, we developed a biosensor assay that adapted a monoclonal-antibody (mAb)-based blocking ELISA format into an Activate Capture + Digital Counting (AC + DC)-based immunoassay. The assay employs a photonic crystal (PC) biosensor, gold-nanoparticle (AuNP) tags, SARS-CoV-2 nucleocapsid (N) protein, and specific anti-N mAb to detect antibody responses in animals exposed with SARS-CoV-2. We demonstrated a simple 2-step 15-min test that was capable of detecting as low as 12.5 ng of antibody in controlled standard serum samples. Based on an evaluation of 176 cat serum samples with known antibody status, an optimal percentage of inhibition (PI) cut-off value of 0.588 resulted in a diagnostic sensitivity of 98.3% and a diagnostic specificity of 96.5%. The test is highly repeatable with low variation coefficients of 2.04%, 2.73%, and 4.87% across different runs, within a single run, and on a single chip, respectively. The test was further employed to detect antibody responses in multiple animal species as well as investigate dynamics of antibody response in experimentally infected cats. This test platform provides an important tool for rapid field surveillance of SARS-CoV-2 infection across multiple species.

We previously reported a CRISPR-mediated knock-in strategy into introns of Drosophila genes, generating an attP - FRT-SA-T2A-GAL4-polyA-3XP3-EGFP-FRT-attP transgenic library for multiple uses (Lee et al., 2018b). The method relied on double stranded DNA (dsDNA) homology donors with ~1 kb homology arms. Here, we describe three new simpler ways to edit genes in flies. We create single stranded DNA (ssDNA) donors using PCR and add 100 nt of homology on each side of an integration cassette, followed by enzymatic removal of one strand. Using this method, we generated GFP-tagged proteins that mark organelles in S2 cells. We then describe two dsDNA methods using cheap synthesized donors flanked by 100 nt homology arms and gRNA target sites cloned into a plasmid. Upon injection, donor DNA (1 to 5 kb) is released from the plasmid by Cas9. The cassette integrates efficiently and precisely in vivo . The approach is fast, cheap, and scalable.