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METABOLIC PROFILES OF MULTIDRUG RESISTANT AND EXTENSIVELY DRUG RESISTANT MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS UNVEILED BY METABOLOMICS
Resistência às drogas
Perfil metabólico
Metabolômica
Author
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química. LADETEC. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química. LADETEC. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química. LADETEC. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Rio de janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Rio de janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Microbiologia Paulo de Góes. Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Desenvolvimento Tecnologico em Saúde. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Doenças de Populações Negligenciadas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química. LADETEC. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química. LADETEC. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química. LADETEC. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Rio de janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Rio de janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Microbiologia Paulo de Góes. Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Desenvolvimento Tecnologico em Saúde. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Doenças de Populações Negligenciadas. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract
Although treatable with antibiotics, tuberculosis is a leading cause of death. Mycobacterium tuberculosis antibiotic
resistance is becoming increasingly common and disease control is challenging. Conventional drug susceptibility
testing takes weeks to produce results, and treatment is often initiated empirically. Therefore, new methods to
determine drug susceptibility profiles are urgent. Here, we used mass-spectrometry-based metabolomics to
characterize the metabolic landscape of drug-susceptible (DS), multidrug-resistant (MDR) and extensively drug resistant (XDR) M. tuberculosis. Direct infusion mass spectrometry data showed that DS, MDR, and XDR strains
have distinct metabolic profiles, which can be used to predict drug susceptibility and resistance. This was later
confirmed by Ultra-High-Performance Liquid Chromatography and High-Resolution Mass Spectrometry, where
we found that levels of ions presumptively identified as isoleucine, proline, hercynine, betaine, and pantothenic
acid varied significantly between strains with different drug susceptibility profiles. We then confirmed the
identification of proline and isoleucine and determined their absolute concentrations in bacterial extracts, and
found significantly higher levels of these amino acids in DS strains, as compared to drug-resistant strains
(combined MDR and XDR strains). Our results advance the current understanding of the effect of drug resistance
on bacterial metabolism and open avenues for the detection of drug resistance biomarkers.
Keywords in Portuguese
Mycobacterium tuberculosisResistência às drogas
Perfil metabólico
Metabolômica
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