编辑推荐：
为解决禽致病性大肠杆菌（APEC）鉴定难题，研究人员开展相关研究，开发出快速诊断方法，意义重大。
研究背景：家禽养殖的 “隐藏杀手” 与诊断困境
在家禽养殖的世界里，大肠杆菌病（Colibacillosis）堪称一个 “隐藏杀手”。它是由禽致病性大肠杆菌（Avian Pathogenic Escherichia coli，APEC）引起的常见细菌性疾病，会造成家禽高死亡率，给养殖户带来巨大的经济损失。这种疾病很少单独出现，往往伴随着家禽免疫力下降（如感染传染性法氏囊病、马立克氏病等）、呼吸系统受损、环境不佳等情况。
APEC 属于肠道外致病性大肠杆菌（Extraintestinal Pathogenic Escherichia coli，ExPEC），携带多种致病的毒力因子。不过，它的种类极为多样，不同菌株的毒力因子组合差异很大，这源于大肠杆菌基因组中有大量通过水平基因转移（Horizontal Gene Transfer，HGT）获得的移动基因。而且，确定其致病基因也很困难，因为这些基因可能会随着家禽年龄变化而改变。
目前，APEC 的诊断面临诸多挑战。血清分型虽然重要，但很多菌株无法用传统方法分型，部分罕见血清型也难以与致病性关联。此外，环境中大量共生大肠杆菌的存在，使得分离菌株和评估其致病性变得复杂，也没有统一的诊断方案。而且，APEC 还有可能感染人类，引发类似肠道外致病性大肠杆菌的疾病，所以开发快速准确的诊断工具迫在眉睫。
研究机构与研究目标
来自波兰的研究人员，包括 Proteon Pharmaceuticals、罗兹大学等机构的科研人员，为了解决上述难题，开展了一项重要研究。他们希望通过下一代测序（Next Generation Sequencing，NGS）技术筛选出 APEC 致病型的特征，并基于这些特征设计诊断测试，相关研究成果发表在《BMC Microbiology》上。
研究方法：多技术联用探寻关键标记
研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：
- 菌株收集与 DNA 提取：从患有大肠杆菌病和健康的家禽中收集大肠杆菌菌株，提取其基因组 DNA。
- 系统发育分析：运用改良的 Clermont 方法，通过 PCR 分型将菌株分入不同的系统发育组。
- NGS 测序与生物信息学分析：对部分菌株进行全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS），并利用多种软件进行基因组组装、注释、血清型预测以及毒力因子分析。
- 引物设计与 PCR：设计用于 PCR 诊断的引物，进行多重 PCR 反应。
- 鸡胚实验：以鸡胚为模型，评估菌株的致病性，根据鸡胚死亡率等重新分类菌株。
- 统计分析：使用 Fisher 精确检验等统计方法，筛选与致病性相关的基因，并评估诊断模型的准确性。
研究结果：关键标记与高效诊断模型
- 菌株特征分析：对收集的菌株基因组测序后，鉴定出 109 种独特菌株。其中，O78、O50 和 O88 是常见血清型，但仍有部分菌株血清型难以确定。通过分析毒力因子的氨基酸序列，发现不同菌株的毒力因子存在差异。
- 鸡胚实验结果：依据鸡胚感染实验结果，重新对菌株进行分类，最终得到 100 株可用于分析的菌株（83 株致病 “P” 菌株和 17 株非致病 “NP” 菌株），部分菌株的分类发生了变化。
- Fisher 精确检验结果：经 Fisher 精确检验，发现 51 个基因在致病和非致病菌株中的出现频率存在显著差异。综合分析后，选择 iroC、hlyF 和 wzx - O 抗原翻转酶基因（wzx）构建诊断模型。该模型具有高灵敏度（98.80%）、较高的阳性和阴性预测值（93.18% 和 91.67%）以及准确性（93.00%），不过特异性相对较低（64.71%）。
- PCR 诊断方法验证：对选定基因进行 PCR 分析，结果与生物信息学分析高度一致，进一步验证了诊断方法的有效性。
研究结论与讨论：创新突破与未来展望
研究人员通过全基因组测序和生物信息学分析，成功开发出一种基于多重 PCR 的快速、低成本诊断方法，能够有效检测 APEC。该方法选择的三个关键标记（iroC、hlyF 和 wzx），为 APEC 的诊断提供了新的方向。不过，该研究也存在一定局限性，如鸡胚模型的敏感性问题导致难以获得更多非致病菌株，而且诊断方法的特异性有待提高。未来，需要在更多独立数据集上进行验证，扩展实验和临床数据，采用更多实验模型（如气囊感染鸟类），进一步完善该诊断方法，以更好地服务于家禽养殖行业，保障食品安全和人类健康。
