Research Article

Evaluation of Multilocus Sequence Typing of Cyclospora cayetanensis based on microsatellite markers

Évaluation du typage génomique multilocus de Cyclospora cayetanensis à partir de marqueurs microsatellites

Parasitic Diseases Branch, Division of Parasitic Diseases and Malaria, Center for Global Health, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA, USA

^* Corresponding author: bvp2@cdc.gov

Received: 7 August 2018
Accepted: 16 January 2019

Abstract

Cyclospora cayetanensis is a human parasite transmitted via ingestion of contaminated food or water. Cases of C. cayetanensis infection acquired in the United States often go unexplained, partly because of the difficulties associated with epidemiologic investigations of such cases and the lack of genotyping methods. A Multilocus Sequence Typing (MLST) method for C. cayetanensis based on five microsatellite loci amplified by nested PCR was described in 2016. The MLST loci had high variability, but many specimens could not be assigned a type because of poor DNA sequencing quality at one or more loci. We analyzed Cyclospora-positive stool specimens collected during 1997–2016 from 54 patients, including 51 from the United States. We noted limited inter-specimen variability for one locus (CYC15) and the frequent occurrence of unreadable DNA sequences for two loci (CYC3 and CYC13). Overall, using the remaining two loci (CYC21 and CYC22), we detected 17 different concatenated sequence types. For four of five clusters of epidemiologically linked cases for which we had specimens from >1 case-patient, the specimens associated with the same cluster had the same type. However, we also noted the same type for specimens that were geographically and temporally unrelated, indicating poor discriminatory power. Furthermore, many specimens had what appeared to be a mixture of sequence types at locus CYC22. We conclude that it may be difficult to substantially improve the performance of the MLST method because of the nucleotide repeat features of the markers, along with the frequent occurrence of mixed genotypes in Cyclospora infections.

Résumé

Cyclospora cayetanensis est un parasite humain transmis par ingestion d’aliments ou d’eau contaminés. Les cas d’infection à C. cayetanensis contractés aux États-Unis restent souvent inexpliqués, en partie à cause des difficultés associées aux enquêtes épidémiologiques sur ces cas et de l’absence de méthodes de génotypage. Une méthode de typage génomique multilocus (MLST) pour C. cayetanensis basée sur cinq loci de microsatellites amplifiés par PCR imbriquée a été décrite en 2016. Les loci MLST présentaient une grande variabilité, mais de nombreux spécimens n’ont pas pu être attribués à un type en raison de la mauvaise qualité de séquençage de l’ADN pour un ou plusieurs locus. Nous avons analysé des échantillons de selles positifs pour Cyclospora prélevés entre 1997 et 2016 auprès de 54 patients, dont 51 aux États-Unis. Nous avons noté une variabilité limitée entre les échantillons pour un locus (CYC15) et la fréquence importante de séquences d’ADN illisibles pour deux loci (CYC3 et CYC13). Globalement, en utilisant les deux loci restants (CYC21 et CYC22), nous avons détecté 17 types différents de séquence concaténées. Pour quatre des cinq groupes de cas épidémiologiquement liés pour lesquels nous avions des échantillons provenant de plus de 1 cas-patient, les échantillons associés au même groupe avaient le même type. Cependant, nous avons également noté le même type pour les spécimens qui n’avaient pas de relation géographique ou temporelle, ce qui indique un faible pouvoir discriminant. En outre, de nombreux spécimens présentaient ce qui semblait être un mélange de types de séquence au locus CYC22. Nous concluons qu’il peut être difficile d’améliorer considérablement les performances de la méthode MLST en raison des caractéristiques de répétition des nucléotides des marqueurs et de la fréquence des génotypes mélangés dans les infections à Cyclospora.