Invasive species drive polymicrobial resistance to amoxicillin in oral biofilms through β-lactamase release
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Abstract Since bacterial biofilms often cause refractory infections, antimicrobial susceptibility testing (AST) is highly desirable even for oral peri-implant biofilms. However, characterization of polymicrobial drug resistance is challenging due to high diversity and complexity of these biofilms. In this work, we developed laser-assisted AST and detected polymicrobial amoxicillin resistance in peri-implantitis. TEM-1 β-lactamase production enabled an Enterobacter sp. strain SPS_532 to protect its otherwise susceptible biofilm cohabitants. To understand the β-lactamase driven cross-protection in the human microbiome we aggregated genomic (n = 200,000) and patient microbial data (n = 27,000), developed a cross-protection assay, studied a representative strain collection (n = 118) and established a complex biofilm in vitro model (with an average of 133 species from 164 found in dental plaque). Multiple oral allochthonous species, e.g. , Enterobacter , Klebsiella , Escherichia , Staphylococcus , and only a single typical oral microorganism, Haemophilus , were able to cross-protect. Diverse bla genes conferred activity, via a high expression of chromosomal gene, e.g. , bla AmpC gene or by the presence of plasmidic gene, e.g. , bla TEM-1 gene. Invaders not only cross-protected the biofilm from the antibiotic, but also supported expansion of opportunistic pathogens like Fusobacterium species. Cross-protection in complex biofilms depended on the diffusion rate and population size of the invader, which could be bio-controlled with a phage. Deciphering polymicrobial resistance might support the development of diagnostic and therapeutic approaches to combat implant-associated biofilm infections in the human mouth.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Invasive species drive polymicrobial resistance to amoxicillin in oral biofilms through β-lactamase release
- Date Crossref
- 24/06/2025
- Éditeur
- openRxiv
- Type
- posted-content
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Où se fait cette recherche
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Medizinische Hochschule Hannover pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Leibniz University Hannover pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Medical University of Białystok pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Southern California pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Department of Prosthetic Dentistry and Biomedical Materials Science pays non établi dans la noticeInstitution
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Lower Saxony Centre for Biomedical Engineering pays non établi dans la noticeInstitution
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Department of Cardiothoracic pays non établi dans la noticeInstitution
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Institute of Quantum Optics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Institute of Functional and Applied Anatomy Research Core Unit Electron Microscopy pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Medical University of Bialystok Department of Microbiological Diagnostics and Infectious Immunology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Ostrow School of Dentistry of USC Diagnostic Sciences and Dental Hygiene pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Cluster of Excellence RESIST (EXC 2155) pays non établi dans la noticeInstitution
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