Genetic Diversity and Drug Susceptibility Profiles of Multidrug-Resistant Tuberculosis Strains in Southeast China

Figures & data

Table 1 Spoligotypes Shared by MDR-TB Clinical Isolates Evaluated in This Study

SIT^a	Lineage/Sublineage^b	Spoligotypes in Binary	Octal	No^c.(%)
1	Beijing	□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□■■■■■■■■■	000000000003771	75
250	Beijing	□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□■■■■■■	000000000000371	3
190	Beijing-like	□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□■■■■■□■■■	000000000003731	1
585	Beijing-like	□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□■■■	000000000000031	1
36	H3-T3	■■■■■■■■■■■■□■■■■■■■■■■■■■■■■■□■□□□□■■■■■■■	777,737,777,720,771	3
50	H3	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□■□□□□■■■■■■■	777,777,777,720,771	7
467	H3	□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□■□□□□■■■■■■■	000000000020771	2
742	H	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□■□□□□■■■■■■■	777,777,770,020,771	1
946	H	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□■□□□□■■■■■■■	777,777,740,020,771	1
53	T1	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□■■■■■■■	777,777,777,760,771	7
334	T1	■□■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□■■■■■■■	577,777,777,760,771	1
1098	T2	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□■■□■■■	777,777,777,760,331	1
254	T5-RUS1	■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□■■■■■■■■□□□□■■■■■■■	777,760,007,760,771	1
1163	T3	■■□■■■■■■■■■□■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□■■■■■■■	677,737,777,760,771	1
37	T3	■■■■■■■■■■■■□■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□■■■■■■■	777,737,777,760,771	3
1462	U	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□■■■■■■■■■	777,777,770,003,771	1
246	U	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□■■■	777,777,777,777,731	1
1634	MANU2	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□■□□■■■■■■■■■	777,777,777,723,771	1
	Undesignated	■■■■■□□□□■□■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□■■■□■■■	760,577,777,760,731	1
	Undesignated	■■■■■■■□□□□□□□□□□□□■■■■■■■■■■■□■□□□□■■■■■■■	774,000,377,720,771	1
	Undesignated	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□■■■■■□□□□■■■□■■■	777,777,774,760,731	1
	Undesignated	■■■■■■■■■■■■■□□□□□□■■■■■■■■■■■□■□□□□■■■□□■■	777,740,377,720,711	1
	Undesignated	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□□□□□□□□□□□□□□□■■■	777,777,770,000,031	1
	Undesignated	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□□■■□□■□□□□■□■■□□■■■□□	777,777,714,413,160	1
	Undesignated	■■■■■■■■■■■■■■■■■■■□■■■■■■■■■■■■■■□□■■■■■■■	777,777,577,774,771	1
	Undesignated	■■■■■■■■■□□□□■■■■■■■■■■■■■■■■■□■□□□□■■■■■■■	777,037,777,720,771	1

Notes: ^aSIT from SpolDB4.0, ^bRepresenting spoligotypes families as assigned in the SpolDB4.0 database, ^CNumber of strains with an identical SIT. □It means there is no hybrid signal; ■It means there is a hybrid signal.

Table 2 The Drug Resistant Rates of Different Families Compared in This Study

Resistant	Beijing (N=80,%)	Non-Beijing (N=39,%)	Total (N=119, %)	P value
EMB	49(61.3)	25(64.1)	74(62.2)	0.763
SM	49(61.3)	20(51.3)	69(58.0)	0.301
PZA	31(38.8)	13(33.3)	44(37.0)	0.566
OFLX	24(30.0)	8(20.5)	32(26.9)	0.273
KM	9(11.3)	4(10.3)	13(10.9)	0.870

Abbreviations: EMB, ethambutol; SM, streptomycin; PZA, pyrazinamide; OFLX, ofloxacin; KM, kanamycin; N, numbers of the strains.

Table 3 Characteristics in MDR-TB Strains Between the Beijing and Non-Beijing Family

Characteristics	Spoligotypes			P value	OR (95% CI)
	Beijing (N=80, %)	Non-Beijing (N=39, %)	Total (N=119,%)
Gender
Male	60(75.0)	31(79.5)	91(76.5)	0.59	0.77(0.31–1.96)
Female	20(25.0)	8(20.5)	28(23.5)	–	1.0(Ref.)
Age group, years
0–24	9(11.3)	0(0)	9(7.6)	–	1.0(Ref.)
25–44	28(35.0)	17(43.6)	45(37.8)	0.03	1.61(1.28–2.02)
≥45	43(53.8)	22(56.4)	65(54.6)	0.04	1.51(1.27–1.80)
Farmer
Yes	43(53.8)	23(59.0)	66(55.5)	–	1.0(Ref.)
No	37(46.3)	16(41.0)	53(44.5)	0.59	0.81(0.37–1.75)
Education
Illiterate	16(20.0)	9(23.1)	25(21.0)	–	1.0(Ref.)
Literate	64(80.0)	30(76.9)	94(79.0)	0.70	0.83(0.33–2.10)
Areas
Coastal areas	61(76.3)	35(89.8)	80(67.2)	–	1.0(Ref.)
Mainland areas	19(23.8)	4(10.3)	39(32.8)	0.08	0.37(0.12–1.67)
Treatment history
New case	41(51.3)	18(46.2)	59(49.6)	–	1.0(Ref.)
Retreated	39(48.8)	21(53.9)	60(50.4)	0.60	1.23(0.57–2.64)

Abbreviation: N, numbers of the strains.

Table 4 HGDI of 24-Loci VNTR for MDR-TB Strains

24-Loci VNTR	HGDI (All Strains)	HGDI (Beijing)	HGDI (Non-Beijing)	Size Range Observed	No. of Alleles Observed	15-LociVNTR	Diversity*
QUB11B	0.7958	0.7282	0.8151	1–7	7	√	High
QUB26	0.7260	0.6788	0.7989	1–9	8	√	High
MTUB21	0.7125	0.5794	0.6734	1–6	6	√	High
ETRE	0.6627	0.4756	0.6005	2–5	4	√	High
MIRU23	0.5538	0.5377	0.6221	1–4	4		Moderate
MTUB04	0.5275	0.2731	0.5223	1–4	6	√	Moderate
MIRU26	0.5177	0.2684	0.5547	2–6	5	√	Moderate
MIRU10	0.5044	0.3209	0.5533	1–5	5	√	Moderate
QUB4156C	0.5031	0.5294	0.4561	1–4	4	√	Moderate
MIRU39	0.4883	0.3364	0.5776	2–4	4	√	Moderate
MIRU27	0.4737	0.3861	0.6262	1–4	4		Moderate
ETRA	0.4519	0.1861	0.3645	2–8	5	√	Moderate
MIRU16	0.4243	0.3820	0.5304	1–4	4	√	Moderate
MTUB30	0.4078	0.0497	0.3023	2–4	3	√	Moderate
MIRU40	0.4014	0.3285	0.5304	1–4	4	√	Moderate
ETRB	0.3896	0.1415	0.5452	1–3	3		Moderate
MTUB29	0.3493	0.2902	0.4845	2–5	4		Moderate
MTUB39	0.3197	0.2544	0.4602	1–6	6		Moderate
ETRC	0.2657	0.2326	0.3563	1–5	5	√	Poor
ETRD	0.2238	0.1617	0.3644	1–6	6	√	Poor
MTUB34	0.0736	0.0494	0.1457	2–4	3		Poor
MIRU24	0.0083	0	0.0513	1–2	2		Poor
MIRU02	0	0	0	1	1		Poor
MIRU20	0	0	0	1	1		Poor

Notes: HGDI represents the value of allelic diversity of each locus. *The VNTR loci were designated as high, moderate, and poor discriminatory at h of >0.6, ⩾0.3 and ⩽0.6, and <0.3, respectively.

Figure 1 MDR-TB isolates genotyped by 24 loci MIRU-VNTR.

Table 5 Characteristics in MDR-TB Strains Between the Clustered and Individual Strain Family

Characteristics	Strains		Total (N=119,%)	P value	OR (95% CI)
	Clustered (N=14,%)	Non-Clustered (N=105,%)
Gender
Male	11(78.6)	80(76.2)	91(76.5)	0.84	0.87(0.23–3.38)
Female	3(21.4)	25(23.8)	28(23.5)	–	1.0(Ref.)
Age group, years
0–24	1(7.1)	8(7.6)	9(7.6)	–	1.0(Ref.)
25–44	4(28.6)	41(39.1)	45(37.8)	0.84	1.28(0.13–13.02)
≥45	9(64.3)	56(53.3)	65(54.6)	0.82	0.78(0.09–6.98)
Family
Beijing	12(85.7)	68(64.8)	80(67.2)	0.12	0.31(0.07–1.44)
NonBeijing	2(14.3)	37(35.2)	39(32.8)	–	1.0(Ref.)
Treatment history
New case	9(64.3)	50(47.6)	59(49.6)	0.24	0.51(0.16–1.61)
Retreated	5(35.7)	55(52.4)	60(50.4)	–	1.0(Ref.)
PZA
Susceptible	5(35.7)	70(66.7)	75(63.0)	0.02	3.6(1.12–11.56)
Resistant	9(64.3)	35(33.3)	44(37.0)	–	1.0(Ref.)
SM
Susceptible	6(42.9)	44((41.9)	50(42.0)	0.95	0.96(0.31–2.97)
Resistant	8(57.1)	61(58.1)	69(57.9)	–	1.0(Ref.)
EMB
Susceptible	4(28.6)	40(38.1)	44(37.0)	0.49	1.54(0.45–5.24)
Resistant	10(71.4)	65(61.9)	75(63.0)	–	1.0(Ref.)
OFLX
Susceptible	7(50.0)	80(76.2)	97(81.5)	0.04	3.2(1.02–10.00)
Resistant	7(50.0)	25(23.8)	32(26.9)
KM
Susceptible	13(92.9)	93(88.6)	106(89.1)	0.63	0.6(0.07–4.97)
Resistant	1(7.1)	12(11.4)	13(10.9)

Abbreviations: PZA, pyrazinamide; SM, streptomycin; EMB, ethambutol; OFLX, ofloxacin; KM, kanamycin; N, numbers of the strains.

Table 6 The Mutations in pncA Detected in the PZA Resistance MDR Strains

PZA Susceptibility		pncA Mutation	Codon	Amino Acid Change
S	R
0	2	22G→A	GAC8AAC	D8N
0	1	29A→C	CAG10CCG	Q10P
0	1	42C→A	TGC14TGA	C14end
0	1	137C→A	GCA46GAA	A46E
0	1	137C→T	GCA46GTA	A46V
0	1	152A→C	CAC51CCC	H51P
0	3	202T→C	TGG68CGG	W68R
0	1	231Ins	231Insert	Frameshift
0	1	246A→C	CAT82CCT	H82P
0	4	311G→T	AGC104ATC	S104I
0	1	347T→C	CTG116CCG	L116P
0	2	389Ins	389Insert	Frameshift
0	1	403A→C	ACC135CCC	T135P
0	2	421C→T	CAG141TAG	Q141end
0	1	422A→C	CAG141CCG	Q141P
0	1	478A→G	ACA160GCA	T160A
0	1	490T→C	TCG164CCG	S164P
0	1	523A→G	ATG175GTG	M175V
0	1	278T→G, 319G→A, 376G→A, 422A→C, 541G→A	TCG93TCA, GAG112AAG, CAG141CCG, GAT126AAT, GAG181AAG	V93G, E112K, Q141P, D126N, E181K
1	0	136G→A	GCA46ACA	A46T
2	0	345A→C	CCA115CCC	Synonymous mutation
1	0	383T→G	GTC128GGC	V128G
1	0	396T→C	GGT132GGC	Synonymous mutation
1	0	398T→C	ATT133ACT	I133T
1	1	464T→G	GTG155GGG	V155G

Abbreviations: PZA, pyrazinamide; S, susceptible; R, resistance.