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为解决阴沟肠杆菌复合群(ECC)耐药性及基因组数据有限问题,研究人员对泰国南部 8 家医院的 17 株 ECC 临床分离株进行全基因组测序(WGS)分析。结果发现新序列类型(ST)、多种耐药基因等。该研究有助于了解 ECC 流行病学和耐药性,为防控感染提供依据。
在医院这个看似平静却暗藏 “微生物战争” 的地方,耐药菌正逐渐成为威胁患者健康的 “隐形杀手”。阴沟肠杆菌复合群(Enterobacter cloacae complex,ECC)作为其中一员,频繁引发医院获得性感染,给临床治疗带来极大挑战。传统的检测方法难以精准区分 ECC 的不同物种,且全球范围内关于 ECC 菌株的基因组数据有限,尤其是在泰国等地区。这使得医生们在面对 ECC 感染时,常常陷入 “无米之炊” 的困境,不知道该如何精准用药,也难以有效控制感染的传播。为了打破这一僵局,来自泰国宋卡王子大学(Prince of Songkla University)的研究人员挺身而出,开展了一项全面深入的研究。
研究人员对 2019 年在泰国南部 8 家医院重症监护病房(ICU)收集的 17 株 ECC 临床分离株进行全基因组测序(Whole-genome sequencing,WGS)分析。他们将这些菌株的基因组数据与美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)数据库中的参考基因组进行对比,试图从中找到解开 ECC 耐药和传播之谜的线索。
经过一系列复杂而严谨的实验和分析,研究人员收获了许多重要成果。在菌株鉴定方面,通过平均核苷酸同一性(Average Nucleotide Identity,ANI)分析和基因组数据库分类(Genome Database Taxonomy,GTDB)参考树定位,准确鉴定出 17 株 ECC 包含 6 种不同物种。在序列类型(Sequence types,STs)研究中,发现了 14 种 STs,其中 E. bugandensis PSU30 和 E. roggenkampii PSU45 分别为新型 ST-1936 和 ST-1937,并且在 NCBI 参考序列数据库的分析中又识别出 296 种新型 STs。
耐药基因的检测结果令人担忧。所有分离株都携带多种抗菌耐药基因(Antimicrobial resistance genes,ARGs),其中外排泵相关基因最为常见,β - 内酰胺酶基因也广泛存在,还有 11 种氨基糖苷类耐药基因。特别值得关注的是,6 株(35%)分离株携带 mcr - 9 基因,这意味着对粘菌素(colistin)这种治疗多重耐药(Multidrug - resistant,MDR)感染的关键最后手段药物的敏感性降低。此外,3 株分离株在 IncN2 质粒上携带 blaNDM基因,这进一步加剧了耐药问题的严重性。
移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)在 ECC 耐药传播中扮演着重要角色。13 株分离株中至少存在一种质粒,部分 ARGs 位于质粒上,如 blaNDM基因。同时,还鉴定出插入序列(Insertion sequences,ISs)、转座子和整合子等 MGEs,它们在不同物种中的分布和数量有所差异。
在毒力基因研究方面,发现许多功能基因与外膜蛋白相关,如 ompA 和 csgG,还有部分菌株携带 iroBCDEN 基因 cassette 和 lpfABCE 操纵子,这些基因都与细菌的毒力和致病性密切相关。通过构建系统发育树和泛基因组分析,揭示了 ECC 的分子进化关系和遗传多样性,不同物种形成了不同的聚类,且 ECC 的泛基因组具有开放性,还有许多未知的基因等待探索。
研究还发现了医院内感染传播的证据,E. asburiae PSU37、PSU39 和 PSU40 这三株菌高度相似,可能来自同一感染源,并且都携带 mcr - 9 基因,这警示着医院感染防控工作刻不容缓。
该研究意义重大,它全面揭示了 ECC 的遗传复杂性,包括其多样的组成、耐药性、毒力因子以及遗传多样性。研究结果为临床医生提供了重要的参考,有助于他们更精准地选择抗菌药物,制定更有效的治疗方案。同时,也为公共卫生部门制定防控策略提供了科学依据,强调了持续监测和基因组监测在控制医院感染中的重要性。
研究人员在研究过程中主要运用了以下关键技术方法:首先是样本采集,从泰国南部 8 家医院 ICU 患者中获取 17 株 ECC 分离株;然后进行 DNA 提取和测序,采用 TIANamp Bacterial DNA Kit 提取 DNA,利用 MGISEG - 2000 平台进行短读长 WGS;接着使用 BacSeq 管道进行基因组处理,包括 SPAdes 进行从头组装、Quast 进行质量评估、BUSCO 评估基因组完整性、Prokka 进行注释等;最后通过多种生物信息学工具进行分析,如 Staramr 鉴定 ST、ABRicate 检测 ARGs、MGEfinder 分析 MGEs 等。
综上所述,该研究对 ECC 进行了全方位的剖析,让人们对这一病原菌有了更深入的认识。研究结论不仅丰富了人们对 ECC 遗传和耐药机制的理解,更为未来的临床治疗和感染防控指明了方向。然而,目前的研究样本数量有限,未来还需要更多大规模的研究来进一步验证这些结果,探索更有效的防控措施,以应对日益严峻的耐药菌挑战。