Mikrobiyom kaynaklı antimikrobiyal direnç genlerinin taksonomik orjinlerinin tespiti
The taxonomic origins of antimicrobial resistance genes in hot spot environments
Yazar: MEHMET HORA
Danışman: DOÇ. DR. AYCAN GÜNDOĞDU
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bu tez kapsamında atık/arıtılmış sular ile sağlıklı insan bağırsağına ait metagenom verileri üzerinden antimikrobiyal direnç genleri (rezistom) profillenerek söz konusu genlerin ait olabilceği bakteriyel taksonlar ortaya konulmuştur. Çalışmamızda, Erciyes Üniversiteleri Hastaneleri Ana atık su gideri (HAS), Kayseri Büyükşehir Belediyesi İleri biyolojik Atık su arıtma tesisi arıtma öncesi giriş (BASg) ve arıtma sonrası çıkış (BASç) ana su toplama havuzlarından iki haftada bir kere olmak üzere 3'er kez su örnekleri toplanmıştır. Toplam 9 su örneği için, ticari kitler ile DNA izolasyonu ve Illumina-NextSeq500 platformunda Shotgun metagenom dizileme yapılmıştır. Dizileme sonrası elde dilen 133 Gigabaz çifti ham veri analiz edilerek örneklerin taksonomi ve rezistom profilleri ortaya konulmuş ve profillenen rezistom elamanlarının bakteriyel orijinleri tespit edilmiştir. Çalışma kapsamında incelenen su örneklerine ek olarak, 20 sağlıklı insan bağırsak metagenomuna ait dizileme verileri aynı amaçla analiz edilmiştir. 
Çalışma sonucunda, HAS'ta ve İBM'de kommensallerin, BASg'de en yüksek oranda Acinetobacter spp. (%25) ile birlikte çevresel türlerin, BASç'de ise amonyum ve fosfat metabolize eden bakterilerin diğerlerine göre daha fazla olduğu tespit edilmiştir. HAS, BASg ve BASç için çoklu ilaç direncinden sorumlu genler ile eflux pompasından sorumlu genlere ait okumalar diğerlerine göre baskın bulunmuştur. İBM'de çoklu ilaç direncinden sorumlu genlere ait okumaların diğer örnekleme noktalarına göre fazla, tetrasiklin ve glikopeptid direnciyle ilişkili gen okumalarının ise az olduğu gözlenmiştir. HAS be BASg örneklerinde mcr-tip gen okumalarına denk gelinmiştir. HAS örnekleri için direnç genleri sıklıkla Acidovorax spp., Pseudomonas spp. ve Acinetobacter spp.'ye, BASg örnekleri Acinetobacter spp., Aeromonas spp. ve Arcobacter spp.'ye, BASç örnekleri Arcobacter spp., Paenibacillus spp. ve Nitrosospira spp., İBM örneklerinde ise Ruminococcus spp., Lachnospiraceae spp. ve Bacteriodes spp., taksonomik sınıflarına ait üyelere atanmıştır.
Bu tez çalışması ile, daha önce ülkemizde hiç çalışılmamış olan atık/arıtılmış sular ile insan metagenomuna ait rezistom profilleri ve potansiyel taksonomik orijinleri ortaya konulmuştur. Bilgimiz dahilinde ülkemizde bugüne değin ne atık/arıtılmış su temelli ne de popülasyon temelli bir metagenom çalışması yürütülmemiştir. Dolayısıyla, bulunduğumuz yerel ekosistemdeki rezistom ve taksonomisi hakkında bir bilgi bulunmamaktadır. Tez kapsamında yürütülmüş olan analizler ile ülkemizdeki potansiyal antibiyotik direnç rezervuarının ve taksonomisinin küçük bir örneği raporlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Atık su, Metagenom, Hastane atık su, Rezistom, İnsan mikrobiyomu, Biyoinformatik

Abstract:
Within the scope of this thesis, antimicrobial resistance genes (resistom) have been profiled on waste / purifled water and metagenome data of healthy human intestine and bacterial taxa that these genes may belong to have been presented. 
İn our study, Erciyes University Hospitais Main waste water drainage (HAS), Kayseri Metropolitan Municipality Advanced biological waste water treatment plant pretreatment (BASg) and post-treatment exit (BASc) three times in the main water collection pools once every two weeks samples were collected. For a total of 9 water samples, DNA isolation with commercial kits and Shotgun metagenome sequencing were performed on the Illumina-NextSeq500 platform. After the sequencing, 133 Gigabase pairs of raw data were analyzed and the taxonomy and resistom profiles of the samples were revealed and the bacterial origins of the resistive elements were determined. İn addition to the water samples examined, sequencing data of 20 healthy human intestinal metagenomas were analyzed for the same purpose. 
At the end of the study, it was concluded that the commensals in HAS and IBM had the highest rate of Acinetobacter spp. (25%), environmental species and Bacterium in ammonium and phosphate metabolized bacteria were found to be more than others. For HAS, BASg and BASC, the genes responsible for multidrug resistance and the genes responsible for the eflux pump were found to be dominant over the others. Readings from genes responsible for multidrug resistance in IBM were higher than other sampling points, and gene readings associated with tetracycline and glycopeptide resistance were low. Mcr-type gene readings were found in HAS and BASg samples. Resistance genes for the HAS samples are frequently used in the case of Acidovorax spp., Pseudomonas spp. and Acinetobacter spp., samples of BASg Acinetobacter spp., Aeromonas spp. and Arcobacter spp., samples of BASc Arcobacter spp., Paenibacillus spp. and Nitrosospira spp., in the samples of IBM, Ruminococcus spp., 

Lachnospiraceae spp. and Bacteriodes spp., assigned to members of taxonomical ciasses. 
With this study, the residues of wastewater / treated water that have not been studied in our country and human metagenome profiles and potential taxonomic origins have been revealed. To our knowledge, no waste / refined water-based or population-based metagenome studies have been conducted in our country. Therefore, there is no information about the resistor and taxonomy in the local ecosystem. With the analyzes conducted within the scope of the thesis, a small sample of the potantial antibiotic resistance reservoir and taxonomy in our country has been reported. 
Keywords: wastewater, metagenome, hospital wastewater, resistome. human microbiome