北大人民医院检验科王辉教授团队最新成果在国际权威期刊发表，揭秘“超级细菌”进化机制

　　

近日，北京大学人民医院检验科王辉教授团队在Drug Resistance Updates杂志（IF=24.3）上在线发表了题为《中国碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌高危亚克隆的扩张和传播动力：空间流行病学、基因组分析》（“Expansion and transmission dynamics of high risk carbapenem-resistant Klebsiellapneumoniaesubclones in China: An epidemiological, spatial,genomicanalysis”）的研究成果。

文章截图

碳青霉烯耐药的肠杆菌目细菌被认为是临床上的“超级细菌”。一旦感染，治疗非常困难，多药耐药且病死率高。在我国，碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（CRKP）是“超级细菌”的主要菌种。类似于人类的姓氏，细菌也有自己的“家谱”，我国所流行的CRKP祖先是哪里的？哪些因素驱动了它的传播和进化？这些都还不得而知。

研究团队通过大规模纵向研究，揭示了“超级细菌”——CRKP的主要种群ST11最早可能来自于美洲大陆，2010年前后传入我国，目前已进化成为一个高危亚克隆——“BMPPS”突变株，并探究了其在临床的高度扩张性及其进化的驱动因素。

CRKP的进化过程

该研究属于中国碳青霉烯耐药肠杆菌目监测网（CRE Network）的一部分。总共收集了2011年—2021年我国CRE-Network项目中28个省市96家医院的6609碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌，其中4718株CRKP，ST11 CRKP占比75%。

传统细菌“姓氏”的追踪溯源常使用多位点序列分析（MLST），一般通过7个管家基因进行比对，而全基因组测序（WGS）技术可大大地提高菌株溯源的分辨率。研究团队整合了CRE-Network中2026株ST11 CRKP基因组以及公共数据库中1360株ST11 CRKP的基因组，绘制了全球范围内最大的ST11 CRKP的系统发育树。ST11 CRKP在我国以两个血清型（KL47和KL64）为主的进化分支，其中KL64血清学逐渐替代KL47成为主要血清型。KL64分支还可再细分为两个分支（Clade D和Clade E），99%以上Clade E菌株携带毒力及重要耐药基因。时间纵向来看，Clade E在CRKP种群中正在逐渐取代其他亚克隆成为主要流行克隆，且存在较大规模的区域性传播事件。

全球3386株ST11 CRKP系统发育树

通过比较基因组学分析，不同于其他Clade，Clade E存在5个独特的基因位点变异（SNV）。因此，以“BMPPS”——（bmr3、mltC、pyrB、ppsC、sdaC）对该高危克隆进行命名（谐音“Bombs”），研究团队利用CRISPR-Cas9基因编辑技术成功构建了pyrB、ppsC及mltC等3个基因的敲除株和突变株，结果显示，突变可明显提高非Clade E的亚克隆菌株对抗巨噬细胞吞噬能力及补体C3结合力。研究还调查了445名CRKP血流感染患者的生存分析，≥65岁患者“BMPPS”菌株血流感染病死率高达54.5%，且相对于其他亚克隆“BMPPS”菌株具有较强的抗巨噬细胞吞噬能力及竞争生长能力。

不同亚克隆基因组变异比较

综上，该研究对我国CRKP的重要流行亚克隆进行细分，利用比较基因组学、分子克隆试验证明了我国CRKP流行的“BMPPS”突变株的高度扩张性，且具有严重的临床危害性。同时，本研究也证明了该高危亚克隆的关键突变位点在其进化、演化中的作用，BMPPS也可成为未来诊断和治疗的重要靶点。

论文并列第一作者为来自北京大学人民医院检验科的副主任技师王启、副研究员王若冰、博士生王舒意和博士生张安汝，王辉为文章的通讯作者。

通讯作者简介：

王辉，医学博士，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，国家卫健委有突出贡献专家。现任北京大学人民医院检验科主任，北大医学部检验学系主任，中国医促会临床微生物分会主任委员、中华医学会检验分会常委临床免疫学组长、中华医学会微生物学和免疫学分会常委兼临床微生物学组组长。主持国家/省部级课题20余项，已在国内外发表高水平SCI及中文文章400余篇。多次受邀在国际会议上作主题报告，参与制定多部国际标准及指南。主持制定国内指南、共识10余项、行业标准3项。曾获国家科技进步奖、中华医学科技进步奖、中华预防医学会科技技术奖、 “国之名医·优秀风范”称号等。长期从事临床检验和诊断学工作，聚焦临床微生物学检验、耐药菌和耐药基因进化传播机制研究，首次发现多种耐药基因及其新亚型，建立疑难性感染病病原诊断平台，为制定耐药菌防控指南、指导临床抗菌药物合理应用、新型抗菌药物研发提供了重要科学依据，研究成果改善临床实践。