GENOMIC AND EVOLUTION OF ANTIBIOTIC-RESISTANT BACTERIA: FROM MOLECULAR EPIDEMIOLOGY TO PHYLOGENOMICS (Q3193769)
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Project Q3193769 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | GENOMIC AND EVOLUTION OF ANTIBIOTIC-RESISTANT BACTERIA: FROM MOLECULAR EPIDEMIOLOGY TO PHYLOGENOMICS |
Project Q3193769 in Spain |
Statements
96,800.0 Euro
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193,600.0 Euro
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50.0 percent
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1 January 2018
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31 December 2021
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UNIVERSIDAD DE VALENCIA
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39°30'14.11"N, 0°26'31.56"W
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46190
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LA RESISTENCIA A LOS ANTIBIOTICOS REPRESENTA UNA DE LAS MAYORES AMENAZAS A LA SALUD PUBLICA MUNDIAL. NUESTRO GRUPO DE INVESTIGACION TRABAJA DESDE HACE AÑOS EN LA APLICACION DE LOS METODOS Y CONCEPTOS DE LA EVOLUCION Y GENETICA DE POBLACIONES MOLECULAR AL ESTUDIO DE MICROORGANISMOS PATOGENOS, EN LO QUE SE CONOCE COMO EPIDEMIOLOGIA MOLECULAR. ADEMAS DE TRABAJAR EN CUESTIONES DE INTERES CIENTIFICO, TOMAMOS PROBLEMAS Y DEVOLVEMOS RESULTADOS RELEVANTES A LAS AUTORIDADES SANITARIAS, LOGRANDO UNA INTERESANTE APLICACION DE UNA DISCIPLINA BIOLOGICA BASICA. EN ESTE CONTEXTO, EN ESTE PROYECTO NOS PLANTEAMOS ESTUDIAR UNA AMPLIA COLECCION PROSPECTIVA DE AISLADOS DE UNA BACTERIA DE GRAN INTERES PARA LA SALUD PUBLICA, KLEBSIELLA PNEUMONIAE, PARA ANALIZAR LOS PROCESOS EVOLUTIVOS QUE AFECTAN A SU DINAMICA EN LA POBLACION DE LA COMUNIDAD VALENCIANA, CON ESPECIAL INTERES EN CEPAS RESISTENTES A ANTIBIOTICOS. POR SU RELEVANCIA CLINICA Y PARA LA SALUD PUBLICA, NOS CENTRAREMOS EN CEPAS PRODUCTORAS DE BETA-LACTAMASAS DE ESPECTRO EXTENDIDO Y/O CARBAPENEMASAS. MUCHOS DE LOS GENES RESPONSABLES DE ESTOS FENOTIPOS SE LOCALIZAN EN PLASMIDOS QUE SON FACILMENTE TRANSFERIDOS ENTRE CEPAS DE K. PNEUMONIAE Y QUE TAMBIEN PUEDEN LLEGAR A ELLA DESDE OTRAS ESPECIES. POR TANTO, UN OBJETIVO ADICIONAL PERO ESTRECHAMENTE RELACIONADO CON EL ANTERIOR SERA LA CARACTERIZACION DE ESTOS PLASMIDOS, SU DINAMICA DE MOVILIZACION Y, DE FORMA MAS NOVEDOSA, LAS CONSECUENCIAS ADAPTATIVAS DE LA MISMA REFLEJADAS EN LAS SECUENCIAS DE SUS GENOMAS. NOS INTERESAN, PARTICULARMENTE, LAS INTERACCIONES ESTABLECIDAS ENTRE GENES DE LOS PLASMIDOS Y ENTRE ELLOS Y LOS DEL CROMOSOMA BACTERIANO, LO QUE CONOCEMOS COMO ESPISTASIAS. QUEREMOS ESTUDIAR LA RELEVANCIA DE LAS EPISTASIAS EN EL ESTABLECIMIENTO Y EXPANSION DE MULTIRRESISTENCIAS A ANTIBIOTICOS. ESTE ASPECTO TAMBIEN SERA ABORDADO CON UN DISEÑO MUY DIFERENTE, DE EVOLUCION EXPERIMENTAL EN CULTIVOS DE LABORATORIO. PARA ELLO TRABAJAREMOS CON VARIOS LINAJES EVOLUTIVOS PERO DE INTERES EPIDEMIOLOGICO DE K. PNEUMONIAE, INCORPORANDO UN NIVEL ADICIONAL DE COMPLEJIDAD, EL FONDO GENOMICO, EN EL ANALISIS DE LAS EPISTASIAS. NUESTRO CUARTO Y ULTIMO OBJETIVO PARTE DE RESULTADOS OBTENIDOS CON TREPONEMA PALLIDUM EN EL ACTUAL PROYECTO BFU2014-58656-R Y EN EL NOS PLANTEAMOS ANALIZAR EL PAPEL DE LA RECOMBINACION Y LA SELECCION EN LA EXPANSION EPIDEMICA DE UN CLON DE LA SUBESPECIE T. PALLIDUM PALLIDUM, AGENTE CAUSAL DE LA SIFILIS, QUE ES RESISTENTE A LA AZITROMICINA, ANTIBIOTICO QUE NO SE USA HABITUALMENTE EN LAS INFECCIONES DE ESTA BACTERIA PERO QUE ES DE USO FRECUENTE EN EL TRATAMIENTO DE OTRAS ITS, COMO GONORREA Y CLAMIDIASIS. EN RESUMEN, EL PROYECTO COMBINARA EL ESTUDIO A GRAN ESCALA DE GENOMAS BACTERIANOS, LA EVOLUCION EXPERIMENTAL, Y LA EPIDEMIOLOGIA MOLECULAR Y EVOLUTIVA PARA ESTUDIAR LA DINAMICA EPIDEMICA Y DE MOVILIZACION DE GENES DE RESISTENCIA A ANTIBIOTICOS EN LA COMUNIDAD VALENCIANA. LOS RESULTADOS ESPERABLES SON RELEVANTES PARA LAS AUTORIDADES REGIONALES DE SALUD PUBLICA A LA VEZ QUE CONTRIBUIRAN A NUESTRO CONOCIMIENTO BASICO DE LA EVOLUCION DE LAS MULTIRRESISTENCIAS A ANTIBIOTICOS (Spanish)
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ANTIBIOTIC RESISTANCE IS ONE OF THE MAJOR THREATS FOR PUBLIC HEALTH. OUR RESEARCH GROUP HAS BEEN WORKING FOR MANY YEARS IN THE APPLICATION OF EVOLUTION AND POPULATION GENETICS METHODS TO STUDY PATHOGENIC MICROORGANISMS, IN WHAT IS KNOWN AS MOLECULAR EPIDEMIOLOGY. APART FROM WORKING ON SCIENTIFICALLY RELEVANT QUESTIONS, WE INCORPORATE PROBLEMS FROM AND RETURN RELEVANT RESULTS TO PUBLIC HEALTH AUTHORITIES, THUS ACHIEVING AN INTERESTING AND FRUTIFUL APPLICATION OF A BASIC BIOLOGICAL DISCIPLINE. IN THIS CONTEXT, THIS PROJECT IS AIMED AT STUDYING A LARGE PROSPECTIVE COLLECTION OF ISOLATES OF A CLINICALLY AND PUBLIC HEALTH RELEVANT BACTERIUM, KLEBSIELLA PNEUMONIAE, TO ANALYZE THE EVOLUTIONARY PROCESSES THAT AFFECT ITS DYNAMICS IN THE COMUNIDAD VALENCIANA, WITH A SPECIAL INTEREST IN ANTIBIOTIC RESISTANT STRAINS. BECAUSE OF THEIR CLINICAL AND PUBLIC HEALTH RELEVANCE, WE WILL FOCUS IN EXTENDED-SPECTRUM BETA-LACTAMASE AND/OR CARBAPENEMASE PRODUCING STRAINS. MANY OF THE GENES RESPONSIBLE FOR THESE PHENOTYPES ARE LOCATED ON PLASMIDS THAT CAN BE EASILY TRANSFERRED AMONG K. PNEUMONIAE STRAINS OR FROM OTHER SPECIES INTO THEM. CONSEQUENTLY, A SEPARATE BUT CLOSELY RELATED GOAL WILL BE THE CHARACTERIZATION OF THESE PLASMIDS, THEIR MOBILIZATION DYNAMICS BUT, AS A NOVELTY, ITS ADAPTIVE CONSEQUENCES AS THEY ARE REFLECTED IN THEIR GENOME SEQUENCES. WE ARE PARTICULARLY INTERESTED IN THE INTERACTIONS BETWEEN PLASMID GENES AND BETWEEN THESE AND THOSE IN THE BACTERIAL CHROMOSOME, WHAT IS KNOWN AS EPISTASIS. WE WANT TO STUDY THE RELEVANCE OF EPISTASIS IN THE ESTABLISHMENT AND EXPANSION ON MULTIRRESISTANCE TO ANTIBIOTICS. THIS POINT WILL ALSO BE ADDRESSED WITH A VERY DIFFERENT APPROACH, USING EXPERIMENTAL EVOLUTION IN LABORATORY CULTURES. IN THIS GOAL, WE WILL WORK WITH SEVERAL EVOLUTIONARY LINEAGES, WHICH WILL ALLOW US TO INCORPORATE AN ADDITIONAL LEVEL OF COMPLEXITY TO THE ANALYSIS OF EPISTASIS, THE GENOMIC BACKGROUND. OUR FOURTH AND LAST GOAL STEMS FROM PREVIOUS RESULTS IN THE CURRENT PROJECT BFU2014-58656-R WITH TREPONEMA PALLIDUM. WE WILL ANALYZE THE ROLE OF RECOMBINATION AND NATURAL SELECTION IN THE EPIDEMIC EXPANSION OF A CLONAL LINEAGE OF THE SUBSPECIES T. PALLIDUM PALLIDUM, THE CAUSAL AGENT OF SYPHILIS, WHICH IS RESITANT TO AZYTROMICIN. THIS ANTIBIOTIC IS NOT USED REGULARLY TO FIGHT THE INFECTIONS BY THIS BACTERIUM BUT IT IS FREQUENTLY USED IN THE TREATMENT OF OTHER STIS, SUCH AS GONORRHOEAE AND CHLAMYDIASIS. TO SUMMARIZE, THIS PROJECT WILL COMBINE LARGE-SCALE ANALYSES OF BACTERIAL GENOMES, EXPERIMENTAL EVOLUTION, AND MOLECULAR AND EVOLUTIONARY EPIDEMIOLOGY TO STUDY THE EPIDEMIC DYNAMICS AND MOBILIZATION OF ANTIBIOTIC RESISTANCE GENES IN THE COMUNIDAD VALENCIANA. THE EXPECTED RESULTS ARE RELEVANT FOR PUBLIC HEALTH AUTHORITIES AND, SIMULTANEOUSLY, WILL CONTRIBUTE TO OUR BASIC KNOWLEDGE ABOUT THE EVOLUTION OF MULTIPLE RESISTANCES TO ANTIBIOTICS. (English)
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LA RÉSISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES REPRÉSENTE L’UNE DES PLUS GRANDES MENACES À LA SANTÉ PUBLIQUE DANS LE MONDE. NOTRE GROUPE DE RECHERCHE TRAVAILLE DEPUIS DES ANNÉES SUR L’APPLICATION DE MÉTHODES ET DE CONCEPTS DE L’ÉVOLUTION ET DE LA GÉNÉTIQUE DES POPULATIONS MOLÉCULAIRES À L’ÉTUDE DES MICROORGANISMES PATHOGÈNES, EN ÉPIDÉMIOLOGIE MOLÉCULAIRE. EN PLUS DE TRAVAILLER SUR DES QUESTIONS D’INTÉRÊT SCIENTIFIQUE, NOUS PRENONS DES PROBLÈMES ET RENVOYONS LES RÉSULTATS PERTINENTS AUX AUTORITÉS SANITAIRES, EN RÉALISANT UNE APPLICATION INTÉRESSANTE D’UNE DISCIPLINE BIOLOGIQUE DE BASE. DANS CE CONTEXTE, DANS CE PROJET, NOUS AVONS L’INTENTION D’ÉTUDIER UNE VASTE COLLECTION PROSPECTIVE D’ISOLATS D’UNE BACTÉRIE D’UN GRAND INTÉRÊT POUR LA SANTÉ PUBLIQUE, KLEBSIELLA PNEUMONIAE, AFIN D’ANALYSER LES PROCESSUS ÉVOLUTIFS QUI AFFECTENT SA DYNAMIQUE DANS LA POPULATION DE LA COMMUNAUTÉ VALENCIENNE, AVEC UN INTÉRÊT PARTICULIER POUR LES SOUCHES RÉSISTANTES AUX ANTIBIOTIQUES. EN RAISON DE LEUR PERTINENCE CLINIQUE ET DE SANTÉ PUBLIQUE, NOUS NOUS CONCENTRERONS SUR LES SOUCHES PRODUISANT DES BÊTA-LACTAMASSES DE SPECTRE ÉTENDU ET/OU DE CARBAPÉNÈMES. BON NOMBRE DES GÈNES RESPONSABLES DE CES PHÉNOTYPES SE TROUVENT DANS LE PLASMAIDS QUI SONT FACILEMENT TRANSFÉRÉS ENTRE LES SOUCHES DE K. PNEUMONIAE ET PEUVENT ÉGALEMENT L’ATTEINDRE À PARTIR D’AUTRES ESPÈCES. PAR CONSÉQUENT, UN OBJECTIF SUPPLÉMENTAIRE MAIS ÉTROITEMENT LIÉ AU PRÉCÉDENT SERA LA CARACTÉRISATION DE CES PLASMAIDES, LEUR DYNAMIQUE DE MOBILISATION ET, PLUS RÉCEMMENT, LEURS CONSÉQUENCES ADAPTATIVES REFLÉTÉES DANS LES SÉQUENCES DE SES GÉNOMES. NOUS SOMMES PARTICULIÈREMENT INTÉRESSÉS PAR LES INTERACTIONS ÉTABLIES ENTRE LES GÈNES PLASMAID ET ENTRE EUX ET CEUX DU CHROMOSOME BACTÉRIEN, CE QUE NOUS APPELONS SPISTASIAS. NOUS VOULONS ÉTUDIER LA PERTINENCE D’EPISTASIAS DANS L’ÉTABLISSEMENT ET L’EXPANSION DE LA MULTIRÉSISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES. CET ASPECT SERA ÉGALEMENT ABORDÉ AVEC UNE CONCEPTION TRÈS DIFFÉRENTE, DE L’ÉVOLUTION EXPÉRIMENTALE DANS LES CULTURES DE LABORATOIRE. POUR CELA, NOUS TRAVAILLERONS AVEC PLUSIEURS LIGNÉES ÉVOLUTIVES MAIS ÉPIDÉMIOLOGIQUES DE K. PNEUMONIAE, INTÉGRANT UN NIVEAU SUPPLÉMENTAIRE DE COMPLEXITÉ, LE FONDS GÉNOMIQUE, DANS L’ANALYSE DE L’EPISTASIAS. NOTRE QUATRIÈME ET DERNIER OBJECTIF EST BASÉ SUR LES RÉSULTATS OBTENUS AVEC TREPONEMA PALLIDUM DANS LE PROJET ACTUEL BFU2014-58656-R ET NOUS ENVISAGEONS D’ANALYSER LE RÔLE DE LA RECOMBINAISON ET LA SÉLECTION DANS L’EXPANSION ÉPIDÉMIQUE D’UN CLONE DE LA SOUS-ESPÈCE T. PALLIDUM PALLIDUM, AGENT CAUSAL DE SIPHILIS, QUI EST RÉSISTANT À L’AZITHROMYCINE, UN ANTIBIOTIQUE QUI N’EST PAS COURAMMENT UTILISÉ DANS LES INFECTIONS DE CETTE BACTÉRIE, MAIS QUI EST FRÉQUEMMENT UTILISÉ DANS LE TRAITEMENT D’AUTRES ITS, COMME LA GONORRHÉE ET LA CHLAMYDIA. EN BREF, LE PROJET COMBINERA L’ÉTUDE À GRANDE ÉCHELLE DES GÉNOMES BACTÉRIENS, DE L’ÉVOLUTION EXPÉRIMENTALE ET DE L’ÉPIDÉMIOLOGIE MOLÉCULAIRE ET ÉVOLUTIVE POUR ÉTUDIER LA DYNAMIQUE ÉPIDÉMIQUE ET LA MOBILISATION DES GÈNES DE RÉSISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES DANS LA COMMUNAUTÉ VALENCIENNE. LES RÉSULTATS ESCOMPTÉS SONT PERTINENTS POUR LES AUTORITÉS RÉGIONALES DE SANTÉ PUBLIQUE TOUT EN CONTRIBUANT À NOS CONNAISSANCES DE BASE SUR L’ÉVOLUTION DE LA MULTIRÉSISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES (French)
4 December 2021
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ANTIBIOTIKARESISTENZ STELLT EINE DER GRÖSSTEN BEDROHUNGEN FÜR DIE ÖFFENTLICHE GESUNDHEIT WELTWEIT DAR. UNSERE FORSCHUNGSGRUPPE BESCHÄFTIGT SICH SEIT JAHREN MIT DER ANWENDUNG VON METHODEN UND KONZEPTEN DER EVOLUTION UND GENETIK VON MOLEKULAREN POPULATIONEN AUF DIE ERFORSCHUNG PATHOGENER MIKROORGANISMEN, IN DER SOGENANNTEN MOLEKULAREN EPIDEMIOLOGIE. NEBEN DER ARBEIT AN FRAGEN VON WISSENSCHAFTLICHEN INTERESSE NEHMEN WIR PROBLEME UND GEBEN RELEVANTE ERGEBNISSE AN DIE GESUNDHEITSBEHÖRDEN ZURÜCK, UM EINE INTERESSANTE ANWENDUNG EINER GRUNDLEGENDEN BIOLOGISCHEN DISZIPLIN ZU ERREICHEN. IN DIESEM ZUSAMMENHANG WOLLEN WIR IN DIESEM PROJEKT EINE BREITE PROSPEKTIVE SAMMLUNG VON ISOLATEN VON BAKTERIEN VON GROSSEM INTERESSE FÜR DIE ÖFFENTLICHE GESUNDHEIT, KLEBSIELLA PNEUMONIAE, UNTERSUCHEN, UM DIE EVOLUTIONÄREN PROZESSE ZU ANALYSIEREN, DIE IHRE DYNAMIK IN DER BEVÖLKERUNG DER VALENCIANISCHEN GEMEINSCHAFT BEEINFLUSSEN, MIT BESONDEREM INTERESSE AN ANTIBIOTIKARESISTENTEN STÄMMEN. AUFGRUND IHRER KLINISCHEN UND GESUNDHEITLICHEN RELEVANZ WERDEN WIR UNS AUF STÄMME KONZENTRIEREN, DIE BETA-LACTAMASSES VON ERWEITERTEM SPEKTRUM UND/ODER CARBAPENEMASEN PRODUZIEREN. VIELE DER FÜR DIESE PHÄNOTYPEN VERANTWORTLICHEN GENE BEFINDEN SICH IN PLASMAIDS, DIE LEICHT ZWISCHEN K. PNEUMONIAE STÄMMEN ÜBERTRAGEN WERDEN UND SIE AUCH VON ANDEREN ARTEN ERREICHEN KÖNNEN. DAHER WIRD EIN ZUSÄTZLICHES ZIEL, ABER ENG MIT DEM VORHERIGEN VERBUNDEN SEIN, DIE CHARAKTERISIERUNG DIESER PLASMAIDES, IHRE DYNAMIK DER MOBILISIERUNG UND, MEHR NOVELLY, DIE ADAPTIVEN FOLGEN, DIE SICH IN DEN SEQUENZEN IHRER GENOME WIDERSPIEGELN. WIR INTERESSIEREN UNS BESONDERS FÜR DIE ETABLIERTEN WECHSELWIRKUNGEN ZWISCHEN PLASMAID-GENEN UND ZWISCHEN IHNEN UND DENEN DES BAKTERIELLEN CHROMOSOMS, WAS WIR ALS SPISTASIAS KENNEN. WIR WOLLEN DIE RELEVANZ VON EPISTASIAS FÜR DIE ETABLIERUNG UND AUSWEITUNG VON MULTIRESISTENZ GEGENÜBER ANTIBIOTIKA UNTERSUCHEN. DIESER ASPEKT WIRD AUCH MIT EINEM GANZ ANDEREN DESIGN, EXPERIMENTELLER EVOLUTION IN LABORKULTUREN BEHANDELT WERDEN. DAZU WERDEN WIR MIT MEHREREN EVOLUTIONÄREN, ABER EPIDEMIOLOGISCHEN LINIEN VON K. PNEUMONIAE ZUSAMMENARBEITEN, DIE EINE ZUSÄTZLICHE KOMPLEXITÄT, DEN GENOMISCHEN FONDS, IN DIE ANALYSE DES EPISTASIAS EINBEZIEHEN. UNSER VIERTES UND LETZTES ZIEL BASIERT AUF DEN ERGEBNISSEN, DIE MIT TREPONEMA PALLIDUM IM AKTUELLEN PROJEKT BFU2014-58656-R ERZIELT WURDEN, UND WIR BETRACHTEN DIE ANALYSE DER ROLLE DER REKOMBINATION UND DER AUSWAHL BEI DER EPIDEMIEAUSDEHNUNG EINES KLONS DER UNTERART T. PALLIDUM PALLIDUM, KAUSALES MITTEL VON SIPHILIS, DAS GEGEN AZITHROMYCIN RESISTENT IST, EIN ANTIBIOTIKUM, DAS NICHT HÄUFIG BEI INFEKTIONEN DIESER BAKTERIEN VERWENDET WIRD, ABER HÄUFIG ZUR BEHANDLUNG ANDERER STIS, WIE GONORRHOE UND CHLAMYDIA, VERWENDET WIRD. KURZ GESAGT, DAS PROJEKT WIRD DIE GROSS ANGELEGTE STUDIE BAKTERIELLER GENOME, EXPERIMENTELLER EVOLUTION UND MOLEKULARER UND EVOLUTIONÄRER EPIDEMIOLOGIE KOMBINIEREN, UM EPIDEMIENDYNAMIK UND MOBILISIERUNG VON ANTIBIOTIKARESISTENZGENEN IN DER VALENCIANER GEMEINSCHAFT ZU UNTERSUCHEN. ERWARTETE ERGEBNISSE SIND FÜR DIE REGIONALEN GESUNDHEITSBEHÖRDEN RELEVANT UND TRAGEN GLEICHZEITIG ZU UNSEREM GRUNDWISSEN ÜBER DIE ENTWICKLUNG DER MULTIRESISTENZ GEGENÜBER ANTIBIOTIKA BEI. (German)
9 December 2021
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Paterna
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Identifiers
BFU2017-89594-R
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