无症状女性尿液来源葡萄球菌属菌株的基因组草图测序及其泌尿定植意义分析

来自芝加哥洛约拉大学的研究人员对无症状健康女性尿液样本中的葡萄球菌属进行了基因组测序分析，成功获得了金黄色葡萄球菌、溶血葡萄球菌和人葡萄球菌等菌株的完整基因组草图，揭示了泌尿道定植菌群的遗传特征和前噬菌体分布，为研究共生菌适应性进化及潜在致病机制提供了重要数据支撑。

　　

女性泌尿道中存在多种葡萄球菌（Staphylococcus）物种，包括尿路致病菌和共生菌。为深入解析这些菌株的遗传背景，本研究对四株分离自无症状健康女性尿液样本的菌株进行了基因组测序，包括金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）U215、溶血葡萄球菌（Staphylococcus haemolyticus）U117以及两株人葡萄球菌（Staphylococcus hominis）U224和U226。

尽管葡萄球菌通常定植于皮肤和黏膜，但它们也可栖息于泌尿道。其中金黄色葡萄球菌是已知的尿路致病菌，但检出率较低。相反，凝固酶阴性葡萄球菌（CoNS）更为常见，尤其在急迫性尿失禁女性患者的尿液中。例如表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）和溶血葡萄球菌较为普遍，而人葡萄球菌则相对罕见。

本研究所有样本均来自经机构审查委员会（IRB）批准的研究（编号3603）参与者，均为芝加哥洛约拉大学（坐标：41.99872, ?87.6577）的学生。参与者被要求收集晨起中段尿液样本，在取样后1小时内将100 μL尿液涂布于甘露醇盐（MS）琼脂平板，在35°C、5% CO₂条件下培养24小时。随后挑取形态 distinct 的单菌落接种至MS肉汤，在相同条件下静置培养24小时，并通过重复划线纯化菌株。使用DNeasy Blood and Tissue试剂盒（Qiagen）提取DNA，严格遵循革兰氏阳性菌操作流程。通过Qubit荧光计定量后，样本送至SeqCoast公司（美国新罕布什尔州朴茨茅斯）进行文库构建（使用Illumina DNA Prep tagmentation试剂盒和独特双索引）和测序（Illumina NextSeq2000平台，2 × 150 bp读长）。在数据交付前，使用DRAGEN v3.10.12（Illumina）进行读长拆分、修剪和运行质量分析。

基因组组装使用BV-BRC v3.51.7网络工具的“自动”模式完成。原始读长经trim_galore v0.6.5dev修剪，通过bbnorm v37.60标准化，再通过Unicycler v0.4.8进行组装，最后经Pilon v1.24进行两轮抛光。物种鉴定通过BV-BRC（内置Kraken 2）对原始读长进行 taxonomic binning，并通过JSpeciesWS比对草案基因组与物种代表数据库，最终经NCBI提交确认。基因组注释由PGAP v6.10生成，完整度和污染率通过CheckM v1.2.3计算。此外，使用PHASTER检测了前噬菌体序列。除特别说明外，所有软件均使用默认参数。

基因组组装统计结果显示（参见表1），尽管金黄色葡萄球菌的温和噬菌体已被证明是该物种进化的重要驱动因素，但感染葡萄球菌的噬菌体多样性直至近期才被深入探索。在本研究中，我们在金黄色葡萄球菌和人葡萄球菌基因组中发现了完整的前噬菌体序列。其中人葡萄球菌U224编码了两个噬菌体，其中一个也存在于U226基因组中。进一步表征泌尿道来源葡萄球菌噬菌体对于理解它们如何塑造菌株在特定环境中的适应性具有重要意义。

我们衷心感谢所有同意为本研究提供样本的参与者。