比较Illumina与牛津纳米孔测序数据质量在艰难梭菌基因组分析中的应用及其流行病学监测价值

为解决艰难梭菌(Clostridioides difficile)流行病学监测中高精度与快速检测的平衡问题，丹麦哥本哈根大学等机构研究人员比较了Illumina短读长和Oxford Nanopore长读长测序技术在基因组组装、毒力基因检测及分子分型中的表现。研究发现，Nanopore虽能快速识别序列型(ST)和毒力基因，但错误率较高，不适合高分辨率cgMLST分析；而Illumina数据在传播链追踪中更可靠。该研究为临床监测技术选择提供了重要依据，成果发表于《BMC Genomics》。

　　艰难梭菌(Clostridioides difficile)是医院和社区获得性感染的重要病原体，其引发的腹泻(CDI)可导致致命性结肠炎。随着高毒力菌株的流行，快速准确的分子分型对疫情控制至关重要。目前，Illumina短读长测序是金标准，但耗时较长；而Oxford Nanopore长读长测序虽能实时分析，但错误率较高。两者在艰难梭菌监测中的优劣尚未系统评估。为此，丹麦哥本哈根大学、Statens Serum Institut等机构的研究团队对37株菌株进行双平台测序比较，成果发表于《BMC Genomics》。

研究采用Illumina NextSeq 500(2×150 bp)和Nanopore MinION(R9.4.1/R10.4.1流式细胞)测序，通过SPAdes、Flye和Unicycler分别组装基因组，并利用Polypolish进行杂交校正。毒力基因(tcdA/tcdB/cdtAB)和移动遗传元件通过读段比对检测，分子分型采用PubMLST的MLST和cgMLST方案。

结果

测序与组装质量
Nanopore读长平均4.5–7.6 kb，但平均质量(Q15)仅为Illumina(Q25)的1/10。Flye组装后8株基因组为单条染色体，而Illumina平均产生194个片段。杂交校正发现每基因组平均640个碱基错误(错误率0.015%)。

MLST分型
Nanopore组装错误导致ST5/7/8/13/49无法自动识别，但直接读段分析工具Krocus可准确鉴定所有ST。

cgMLST分析
Nanopore数据中ST5/7/8等菌株的等位基因差异被高估(>180个)，而Illumina和杂交组装显示真实差异仅10–17个，证实Nanopore不适用于传播链精细分析。

毒力基因与移动元件
两平台均能检测tcdA/tcdB和tcdC缺失(如ST11的Δ39 bp)，但Nanopore对长质粒(>40 kb)和转座子的检出率更高。

结论与意义

研究表明，Nanopore适合快速ST分型和毒力基因筛查，但Illumina在cgMLST等高分辨率分析中不可替代。该成果为临床监测提供了技术选择依据：疫情初步排查可选用Nanopore，而溯源调查需依赖Illumina。研究还强调DNA提取方法(酶解法优于机械破碎)对Nanopore数据质量的影响，为后续技术优化指明了方向。