Diploma thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2021

Mycoplasma (M.) hyosynoviae is a swine-adapted pathogen of the class Mollicutes, which is often found as a commensal in the tonsils and the upper airways of the porcine host. The pathogen can also spread systemically, thereby causing non-purulent polyarthritis primarily in pigs at the end of the fattening period. The underlying pathomechanisms as well as the epidemiology of M. hyosynoviae infections are still largely unknown. Therefore, the aim of this diploma thesis was to establish a high-resolution method (core genome multi-locus sequence typing, cgMLST) for typing M. hyosynoviae strains to accurately determine the relationship between field isolates and to better understand the epidemiology of M. hyosynoviae infections. Whole genome sequences obtained by Illumina sequencing (MiSeq) of 51 strains isolated from clinical samples of domestic pigs (n=44) and wild boars (n=7) from Austria (n=28) and Germany (n=23) as well as nine published whole genomes were used for the development, validation, and implementation of the presented cgMLST scheme. Using Ridom® SeqSphere+ software a cgMLST scheme comprising 373 core genome target genes was developed. The developed cgMLST method demonstrated high discriminatory power as it was able to distinguish the 60 M. hyosynoviae strains examined into 48 different cgMLST sequence types resulting in a Simpson's index of diversity of 0.997. Seventeen M. hyosynoviae strains isolated from samples taken from five farms and from 13 animal were grouped into six clonal clusters (allelic difference ≤ 7). However, M. hyosynoviae strains from the same farm could also be distinguished as they exhibited a higher number of allele differences. Otherwise, investigated isolates from different farms showed a high degree of diversity expressing extensive allelic distances. Besides, it was not possible to identify a host-specific M. hyosynoviae population in wild boars. In summary, the results of the thesis show that the newly developed cgMLST scheme is a highly discriminative tool for typing M. hyosynoviae strains and is therefore ideally suited for epidemiological studies including outbreak analyses.

Diplomarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2021

Mycoplasma (M.) hyosynoviae ist ein an das Schwein adaptierter Erreger aus der Klasse Mollicutes, welcher häufig als Kommensale in den Tonsillen und oberen Atemwegen seines Wirts nachzuweisen ist. Außerdem besitzt der Erreger die Fähigkeit sich systemisch auszubreiten und dabei nicht eitrige Polyarthritiden vorranging bei Schweinen am Ende der Mastperiode zu verursachen. Die zugrundeliegenden Pathomechanismen sowie die Epidemiologie von M. hyosynoviae-Infektionen sind jedoch bis heute kaum erforscht. Deshalb war es das Ziel dieser Diplomarbeit, ein hochauflösendes Verfahren (Kerngenom-Multilokus-Sequenztypisierung, cgMLST) zur Typisierung von M. hyosynoviae-Stämmen zu etablieren, um dabei die Verwandtschaftsverhältnisse von Feldisolate korrekt darstellen und die Epidemiologie der M. hyosynoviae-Infektion besser nachvollziehen zu können. Für die Entwicklung, Validierung und Durchführung des cgMLST-Schemas wurden Gesamtgenome (Illumina MiSeq) von 51 Stämmen, die aus klinischen Proben von Hausschweinen (n=44) und Wildschweinen (n=7) aus Österreich (n=28) und Deutschland (n=23) isoliert werden konnten, sowie neun veröffentlichte Gesamtgenome verwendet. Mithilfe der Ridom® SeqSphere+ Software wurde ein 373 Zielgene-umfassendes cgMLST-Schema entwickelt. Das entwickelte cgMLST-Verfahren wies eine hohe Trennschärfe auf, da es die 60 untersuchten M. hyosynoviae-Stämme in 48 cgMLST-Sequenztypen unterscheiden konnte, was zu einem Simpson's Index of Diversity von 0,997 führte. Siebzehn M. hyosynoviae-Isolate, die aus Proben von fünf Betrieben und insgesamt 13 Tieren stammten, konnten in sechs klonale Cluster (Alleldifferenz ≤ 7) gruppiert werden. Daneben konnten aber auch M. hyosynoviae-Stämme desselben Betriebs anhand der erhöhten Anzahl von Alleldifferenzen unterschieden werden. Ansonsten wiesen die untersuchten Isolate aus unterschiedlichen Betrieben eine hohe Diversität mit weitreichenden Alleldistanzen auf. Eine Wildschwein-spezifische Erregerpopulation konnte nicht identifiziert werden. Zusammenfassend zeigten die Ergebnisse der Diplomarbeit auf, dass es sich bei dem neu entwickelten cgMLST-Schema um ein hochauflösendes Werkzeug für die Typisierung von M. hyosynoviae-Stämmen handelt und das Verfahren deshalb bestens für epidemiologische Untersuchungen und zur Aufklärung von komplexen epidemiologischen Fragestellungen (z.B. Ausbruchsanalysen) geeignet ist.

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