ABSTRACT A multilocus sequence typing (MLST) scheme based on seven housekeeping genes was used to investigate the epidemiology and population structure of Enterococcus faecalis . MLST of 110 isolates from different sources and geographic locations revealed 55 different sequence types that grouped into four major clonal complexes (CC2, CC9, CC10, and CC21) by use of eBURST. Two of these clonal complexes, CC2 and CC9, are particularly fit in the hospital environment, as CC2 includes the previously described BVE clonal complex identified by an alternative MLST scheme and CC9 includes exclusively isolates from hospitalized patients. Identical alleles were found in genetically diverse isolates with no linkage disequilibrium, while the different MLST loci gave incongruent phylogenetic trees. This demonstrates that recombination is an important mechanism driving genetic variation in E. faecalis and suggests an epidemic population structure for E. faecalis . Our novel MLST scheme provides an excellent tool for investigating local and short-term epidemiology as well as global epidemiology, population structure, and genetic evolution of E. faecalis .

BackgroundIntensive care units (ICUs) are high-risk areas for transmission of antimicrobial-resistant bacteria, but no controlled study has tested the effect of rapid screening and isolation of carriers on transmission in settings with best-standard precautions. We assessed interventions to reduce colonisation and transmission of antimicrobial-resistant bacteria in European ICUs.MethodsWe did this study in three phases at 13 ICUs. After a 6 month baseline period (phase 1), we did an interrupted time series study of universal chlorhexidine body-washing combined with hand hygiene improvement for 6 months (phase 2), followed by a 12–15 month cluster randomised trial (phase 3). ICUs were randomly assigned by computer generated randomisation schedule to either conventional screening (chromogenic screening for meticillin-resistant Staphylococcus aureus [MRSA] and vancomycin-resistant enterococci [VRE]) or rapid screening (PCR testing for MRSA and VRE and chromogenic screening for highly resistant Enterobacteriaceae [HRE]); with contact precautions for identified carriers. The primary outcome was acquisition of resistant bacteria per 100 patient-days at risk, for which we calculated step changes and changes in trends after the introduction of each intervention. We assessed acquisition by microbiological surveillance and analysed it with a multilevel Poisson segmented regression model. We compared screening groups with a likelihood ratio test that combined step changes and changes to trend. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00976638.FindingsSeven ICUs were assigned to rapid screening and six to conventional screening. Mean hand hygiene compliance improved from 52% in phase 1 to 69% in phase 2, and 77% in phase 3. Median proportions of patients receiving chlorhexidine body-washing increased from 0% to 100% at the start of phase 2. For trends in acquisition of antimicrobial-resistant bacteria, weekly incidence rate ratio (IRR) was 0·976 (0·954–0·999) for phase 2 and 1·015 (0·998–1·032) for phase 3. For step changes, weekly IRR was 0·955 (0·676–1·348) for phase 2 and 0·634 (0·349–1·153) for phase 3. The decrease in trend in phase 2 was largely caused by changes in acquisition of MRSA (weekly IRR 0·925, 95% CI 0·890–0·962). Acquisition was lower in the conventional screening group than in the rapid screening group, but did not differ significantly (p=0·06).InterpretationImproved hand hygiene plus unit-wide chlorhexidine body-washing reduced acquisition of antimicrobial-resistant bacteria, particularly MRSA. In the context of a sustained high level of compliance to hand hygiene and chlorhexidine bathings, screening and isolation of carriers do not reduce acquisition rates of multidrug-resistant bacteria, whether or not screening is done with rapid testing or conventional testing.FundingEuropean Commission.

Third-generation cephalosporins are a class of β-lactam antibiotics that are often used for the treatment of human infections caused by Gram-negative bacteria, especially Escherichia coli. Worryingly, the incidence of human infections caused by third-generation cephalosporin-resistant E. coli is increasing worldwide. Recent studies have suggested that these E. coli strains, and their antibiotic resistance genes, can spread from food-producing animals, via the food-chain, to humans. However, these studies used traditional typing methods, which may not have provided sufficient resolution to reliably assess the relatedness of these strains. We therefore used whole-genome sequencing (WGS) to study the relatedness of cephalosporin-resistant E. coli from humans, chicken meat, poultry and pigs. One strain collection included pairs of human and poultry-associated strains that had previously been considered to be identical based on Multi-Locus Sequence Typing, plasmid typing and antibiotic resistance gene sequencing. The second collection included isolates from farmers and their pigs. WGS analysis revealed considerable heterogeneity between human and poultry-associated isolates. The most closely related pairs of strains from both sources carried 1263 Single-Nucleotide Polymorphisms (SNPs) per Mbp core genome. In contrast, epidemiologically linked strains from humans and pigs differed by only 1.8 SNPs per Mbp core genome. WGS-based plasmid reconstructions revealed three distinct plasmid lineages (IncI1- and IncK-type) that carried cephalosporin resistance genes of the Extended-Spectrum Beta-Lactamase (ESBL)- and AmpC-types. The plasmid backbones within each lineage were virtually identical and were shared by genetically unrelated human and animal isolates. Plasmid reconstructions from short-read sequencing data were validated by long-read DNA sequencing for two strains. Our findings failed to demonstrate evidence for recent clonal transmission of cephalosporin-resistant E. coli strains from poultry to humans, as has been suggested based on traditional, low-resolution typing methods. Instead, our data suggest that cephalosporin resistance genes are mainly disseminated in animals and humans via distinct plasmids.

ABSTRACT Enterococcus faecium , a common inhabitant of the human gut, has emerged in the last 2 decades as an important multidrug-resistant nosocomial pathogen. Since the start of the 21st century, multilocus sequence typing (MLST) has been used to study the molecular epidemiology of E. faecium . However, due to the use of a small number of genes, the resolution of MLST is limited. Whole-genome sequencing (WGS) now allows for high-resolution tracing of outbreaks, but current WGS-based approaches lack standardization, rendering them less suitable for interlaboratory prospective surveillance. To overcome this limitation, we developed a core genome MLST (cgMLST) scheme for E. faecium . cgMLST transfers genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) diversity into a standardized and portable allele numbering system that is far less computationally intensive than SNP-based analysis of WGS data. The E. faecium cgMLST scheme was built using 40 genome sequences that represented the diversity of the species. The scheme consists of 1,423 cgMLST target genes. To test the performance of the scheme, we performed WGS analysis of 103 outbreak isolates from five different hospitals in the Netherlands, Denmark, and Germany. The cgMLST scheme performed well in distinguishing between epidemiologically related and unrelated isolates, even between those that had the same sequence type (ST), which denotes the higher discriminatory power of this cgMLST scheme over that of conventional MLST. We also show that in terms of resolution, the performance of the E. faecium cgMLST scheme is equivalent to that of an SNP-based approach. In conclusion, the cgMLST scheme developed in this study facilitates rapid, standardized, and high-resolution tracing of E. faecium outbreaks.

To benchmark algorithms for automated plasmid sequence reconstruction from short-read sequencing data, we selected 42 publicly available complete bacterial genome sequences spanning 12 genera, containing 148 plasmids. We predicted plasmids from short-read data with four programs (PlasmidSPAdes, Recycler, cBar and PlasmidFinder) and compared the outcome to the reference sequences. PlasmidSPAdes reconstructs plasmids based on coverage differences in the assembly graph. It reconstructed most of the reference plasmids (recall=0.82), but approximately a quarter of the predicted plasmid contigs were false positives (precision=0.75). PlasmidSPAdes merged 84 % of the predictions from genomes with multiple plasmids into a single bin. Recycler searches the assembly graph for sub-graphs corresponding to circular sequences and correctly predicted small plasmids, but failed with long plasmids (recall=0.12, precision=0.30). cBar, which applies pentamer frequency analysis to detect plasmid-derived contigs, showed a recall and precision of 0.76 and 0.62, respectively. However, cBar categorizes contigs as plasmid-derived and does not bin the different plasmids. PlasmidFinder, which searches for replicons, had the highest precision (1.0), but was restricted by the contents of its database and the contig length obtained from de novo assembly (recall=0.36). PlasmidSPAdes and Recycler detected putative small plasmids (<10 kbp), which were also predicted as plasmids by cBar, but were absent in the original assembly. This study shows that it is possible to automatically predict small plasmids. Prediction of large plasmids (>50 kbp) containing repeated sequences remains challenging and limits the high-throughput analysis of plasmids from short-read whole-genome sequencing data.