Análisis in silico de la capacidad de dos técnicas de PCR para la detección del gen stx / In silico analysis of the capability of two polimerase chain reaction techniques for stx gene detection.

Escherichia coli productor de toxina Shiga es un patógeno emergente cuyo principal factor de virulencia son las toxinas Shiga (Stx), codificadas por los genes stx. Estas toxinas se clasifican en 6 tipos (1, 2, 2c, 2d, 2e y 2f) que agrupan a 22 variantes. En Argentina se validaron dos técnicas de PCR para la detección de los genes stx, PCR-MK y PCR múltiple. Los objetivos del trabajo fueron analizar mediante el uso de herramientas bioinformáticas la capacidad de dichas técnicas para detectar las variantes del gen stx y demostrar experimentalmente la amplificación de 8 variantes stx. Se recopilaron 25 secuencias nucleotídicas de la base de datos GenBank correspondientes a 21 variantes de stx. Se utilizó el programa BLAST 2 sequences para analizar la complementariedad de las bases nucleotídicas entre las secuencias de las variantes y las secuencias de los cebadores utilizados en las PCR estudiadas. La técnica de PCR-MK permite detectar los tipos stx1, stx2, stx2c, stx2d y stx2f, aunque no permite detectar el tipo stx2e y tres variantes del tipo stx2c. La PCR múltiple permite detectar los tipos stx1, stx2, stx2c, stx2d, pero no los tipos stx2e y stx2f. Se demostró experimentalmente que ambas técnicas de PCR son apropiadas para la detección de las variantes que están asociadas a enfermedad grave en el hombre.

Shiga toxin-producing Escherichia coli is an emergent pathogen, being the Shiga toxin (Stx) the main virulence factor. These toxins are classified into 6 types (1, 2, 2c, 2d, 2e and 2f) and 22 variants. In Argentina, two PCR for stx gene detection, PCR-MK and multiplex-PCR, were validated. The aim of this work was to analyze, by using bioinformatic tools, the stx variants that could be amplified by these PCRs, and to experimentally show the amplification of 8 stx variants. Twentyfive nucleotide sequences were collected from GenBank corresponding to 21 stx variants. The BLAST 2 sequences program was used to analyze the complementarities between the nucleotide sequence of the variants and the primers corresponding to the PCR studied. PCR-MK could detect types stx1, stx2, stx2c, stx2d and stx2f, but not type stx2e and three type stx2c variants. On the other hand, the multiplex-PCR could detect types stx1, stx2, stx2c, stx2d, but not stx2e and stx2f types. It was experimentally determined that both PCRs can detect those variants that cause severe disease in humans.

Evaluación de dos técnicas de subtipificación molecular para el estudio de Pasteurella multocida / Evaluation of two techniques of molecular subtyping to study Pasteurella multocida

Se determinó la tipibilidad, la reproducibilidad y el poder discriminatorio de ERIC-PCR y ApaI-PFGE para establecer la relación genética de cepas de Pasteurella multocida. Se estudiaron 49 cepas de diferente origen, subespecie, biotipo, grupo capsular, serotipo somático y perfil de resistencia antimicrobiana. Por ERIC-PCR se establecieron 31 patrones, los que presentaron entre 10 y 14 bandas en un rango comprendido entre 0,2 y 1,2 kb. Por ApaI-PFGE se detectaron 37 patrones de restricción, los cuales presentaron entre 7 y 15 bandas bien definidas de 34 a 450 kb. La tipibilidad de ERIC-PCR fue del 100% (T=1) y la de ApaI-PFGE del 94% (T=0,94). La reproducibilidad de ambas técnicas fue del 100% (R=1); sin embargo, el poder discriminatorio de ERIC-PCR fue 93% (D=0,93) y el de ApaI-PFGE 98% (D=0,98). Mediante ambas técnicas fue posible agrupar las cepas con relación epidemiológica y diferenciar claramente las cepas no relacionadas. Se demostró el valor de ERIC-PCR y ApaI-PFGE para complementar estudios epidemiológicos, principalmente si las cepas en estudio son analizadas por ambas técnicas.

Typeability, reproducibility, and discriminatory power of ERIC-PCR and ApaI-PFGE to establish the genetic relation of P. multocida strains were determined. Forty-nine strains of different source, biotype, capsular group, somatic serotype, and resistance to antimicrobials were studied. By ERIC-PCR, 31 patterns were defined with 10 to 14 bands in a rank of 0.2 and 1.2 kb. By ApaI-PFGE, 37 restriction patterns were established with 7 to 15 bands of 34 to 450 kb. Typeability was 100% (T=1) for ERIC-PCR, and 94% (T=0.94) for ApaI-PFGE. Reproducibility of both techniques was 100% (R=1). Discriminatory power was 93% (D=0.93) for ERIC-PCR, and 98% (D=0.98) for ApaI-PFGE. By using both techniques, epidemiologically related strains were grouped, and unrelated strains were clearly differentiated. The value of ERIC-PCR and ApaI-PFGE as complements to epidemiologic studies was demonstrated, especially when both techniques were used to analyze the strains.

Validación de una técnica de PCR múltiple para la detección de Escherichia coli productor de toxina Shiga / Validation of a multiplex PCR for detection of Shiga toxin-producing Escherichia coli

La infección por Escherichia coli productor de toxina Shiga (STEC) es causa de diarrea con o sin sangre, colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico (SUH) en humanos. El objetivo de este trabajo fue validar una técnica de PCR múltiple para el diagnóstico de STEC basado en la detección de los genes stx1, stx2 y rfbO157. La validación de la técnica se realizó en dos laboratorios independientes, en forma paralela. Se determinó rango de trabajo, selectividad y robustez. Se evaluó el desempeño de la técnica al combinar distintas concentraciones de dos cepas con diferentes factores de virulencia. El rango de trabajo dependió de la cepa analizada, los valores máximos y mínimos fueron 6,6 x 107 y 1,0 x 104 UFC/50 µl. El límite de detección fue de 1,0 x 104 UFC/50 µl y el límite de corte de 1,0 x 105 UFC/50 µl. La robustez fue óptima al modificar diferentes variables. Se obtuvo 100% de inclusividad, exclusividad, precisión analítica, valor predictivo positivo y valor predictivo negativo. No se observó interferencia al combinar distintas concentraciones de los factores de virulencia blanco de la reacción. La técnica validada es una alternativa apropiada para la detección y confirmación de STEC O157 y no-O157 a partir de cultivos bacterianos.

Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) cause non-bloody or bloody diarrhea, hemorrhagic colitis and hemolytic uremic syndrome (HUS) in humans. The aim of the present study was to validate a multiplex PCR for the STEC diagnosis based on the detection of stx1, stx2 and rfbO157 genes. The multiplex PCR validation was carried out in two independent laboratories in a parallel way. Work range, selectivity and robustness were established. The PCR performance was evaluated using different concentrations of two STEC strains harboring different target genes. The work range depended on the strain analyzed, the maximum and the minimum values were 6.6 x 107 and 1.0 x 104 CFU/50 µl. The detection limit was 1.0 x 104 CFU/50 µl and the cut limit 1.0 x 105 CFU/50 ml. A good robustness was observed when different variables were introduced. Inclusivity, exclusivity, positive predictivity, negative predictivity and analytical accuracy were of 100%. Interference was not shown when different concentrations of STEC strains, carrying different genes, were used. The validated technique is an appropriate alternative for detection and confirmation of STEC O157 and non-O157 strains from bacterial cultures.