บทคัดย่อ
Salmonella เป็นเชื้อก่อโรคทางเดินอาหารที่มีการติดต่อผ่านทางการรับประทานอาหารและน้ำที่ปนเปื้อน โรคติดเชื้อที่เกิดจาก Salmonella มีความสำคัญในทางการแพทย์ทั่วโลกรวมทั้งประเทศไทย การเพิ่มขึ้นของอุบัติการณ์เชื้อ Salmonella ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะถือเป็นปัญหาทางสาธารณสุขที่สำคัญของโลก อย่างไรก็ตาม การศึกษาลักษณะทางจีโนมิกส์ของ non-typhoidal Salmonella (NTS) ที่เป็นสาเหตุของการเกิดโรคทางเดินอาหารอักเสบและอุจจาระร่วงแบบเฉียบพลัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายในพื้นที่ที่มีการระบาดสู่คนภายในเขตจังหวัดเชียงใหม่และใกล้เคียงนั้นยังไม่มีการศึกษามากนัก ในโครงการวิจัยนำร่องนี้ ทางคณะผู้วิจัยได้ใช้เทคโนโลยีการหาลำดับเบสแบบ next-generation sequencing (NGS) เพื่อทำ whole genome sequencing (WGS) โดยแพลทฟอร์มของ short-read Illumina Novaseq 6000 คณะผู้วิจัยได้ศึกษาลักษณะทางจีโนมิกส์ของ NTS ที่แยกได้จากผู้ป่วยที่ติดเชื้อ NTS และได้เข้ารับการรักษาตัวภายในโรงพยาบาลมหาราชนครเชียงใหม่ ในระหว่างปี ค.ศ. 2016 – 2021 และมีการส่งอุจจาระตรวจเพื่อเพาะเชื้อแบคทีเรีย และผลปรากฏว่าเป็น Salmonella จากนั้นผู้วิจัยนำไอโซเลทดังกล่าวมายืนยันเบื้องต้นว่าเป็น NTS โดยการทดสอบทางชีวเคมี และจึงนำมาทดสอบความไวต่อยาปฏิชีวนะโดยวิธี disc assay ทางคณะผู้วิจัยได้ทำการสกัดสารพันธุกรรมของเชื้อแต่ละไอโซเลท (ทั้งหมด 55 ไอโซเลท) และนำ 50 ไอโซเลทมาทำ WGS (FASTQ) โดย short-read sequencing เพื่อศึกษา (1) phenotype prediction, (2) genotype assignment, และ (3) phylogenomic clustering ผลการศึกษาพบว่า sequence types (STs) 34, 11 และ 469 เป็น sequence type ที่พบมากที่สุด และ serovar ที่พบมากที่สุด 3 อันดับแรกได้แก่ Enteritidis, Rissen, และ Typhimurium นอกจากนี้ยังพบว่า NTS ไอโซเลทส่วนมากมีการดื้อต่อยาต้านแบคทีเรีย aminoglycoside, fluoroquinolone และ microcin NTS ไอโซเลทส่วนมากมี common Salmonella pathogenicity islands (SPIs) จากนั้นทางผู้วิจัยได้ใช้ long-read sequencing ผ่านแพลทฟอร์ม Oxford Nanopore MinION Mk1C system เพื่อวิเคราะห์ยีนที่อยู่บนทั้งโครโมโซมและพลาสมิดของ NTS ไอโซเลท กล่าวโดยสรุปในโครงการวิจัยนำร่องเพื่อศึกษาลักษณะทางจีโนมิกส์ของเชื้อแบคทีเรีย Salmonella ที่คัดแยกได้จากผู้ป่วยในเขตจังหวัดเชียงใหม่นั้น ทางคณะผู้วิจัยสามารถที่จะพัฒนาและเรียนรู้ขั้นตอนในการทำงานวิจัยที่เกี่ยวข้องมา ณ ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ตลอดจนสามารถใช้โครงการวิจัยนำร่องนี้ในการพัฒนาบุคลากรให้มีความรู้ ความสามารถในการวิเคราะห์ข้อมูลจีโนมิกส์ของเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในมนุษย์ (อ.ดร.นายสัตวแพทย์ทรงพล พุทธศิริ ปัจจุบันเป็นอาจารย์ประจำ ณ คณะสัตวแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่) อย่างไรก็ตามทักษะในการวิเคราะห์แปลผลของข้อมูลทางจีโนมิกส์ของเชื้อ Salmonella จำเป็นจะต้องมีการพัฒนาในระดับที่ลึกกว่านี้ต่อไป
บทคัดย่อ
Salmonella is a major foodborne pathogen worldwide, including in Thailand. The rising
antimicrobial resistance (AMR) Salmonella isolates seriously threaten the healthcare system.
However, the bacterial genomic data of non-typhoidal Salmonella (NTS) clinically isolated from
human cases in Chiang Mai and nearby provinces are still under-investigated. Here, we used the
next-generation sequencing (NGS) technology to perform whole genome sequencing (WGS) by the
short-read Illumina Novaseq 6000. Fifty-five isolates of NTS were randomly selected from the
collection of the clinically isolated NTS from patient's stool culture admitted at Maharaj Nakorn
Chiang Mai Hospital (MNCMH) during 2016 – 2021. We also tested each isolate for its to antimicrobial
susceptibility by a disk assay. The WGS (FASTQ) data from a short-read sequencing on fifty isolates
was used for (1) phenotype prediction, (2) genotype assignment, and (3) phylogenomic clustering.
Our data show that sequence types (STs) 34, 11 and 469 are the most predominant ST. The most
prevalence serovars are Enteritidis, Rissen, and Typhimurium, respectively. Most NTS isolates are
resistant to aminoglycoside, fluoroquinolone and microcin. Most NTS isolates harbored common
Salmonella pathogenicity islands (SPIs). Moreover, we used the long-read sequencing by Oxford
Nanopore MinION Mk1C system to analyze the genes on chromosome and plasmids of multidrug
resistance five NTS isolates. Our long-read data exhibited the complete genome sequence on both
chromosome and plasmids. In conclusion, we can develop a pipeline of genomic analysis for
Salmonella here at Faculty of Medicine, Chiang Mai University including a human resource (Dr.
Songphon B.) in this pilot study. However, the interpretation of the Salmonella genomics data
needs further development.
