甲硝唑抗性与加德纳菌属的奥秘：开启细菌性阴道炎精准诊疗新时代

《Genome Medicine》：Metronidazole response profiles of Gardnerella species are congruent with phylogenetic and comparative genomic analyses

为解决细菌性阴道炎（BV）治疗中甲硝唑耐药问题，研究人员分析加德纳菌属（GV），发现 11 个基因种及抗性差异，助力精准治疗。

　　

研究背景

细菌性阴道炎（BV）是一种常见的女性下生殖道微生物群失调疾病，如同一场悄然入侵的 “细菌战争”，每年在美国影响超过 2120 万人。患者常出现分泌物异常、排尿困难、异味和瘙痒等症状，还面临剖宫产术后子宫内膜炎、尿路感染和感染 HIV 等风险。目前，美国疾病控制与预防中心推荐甲硝唑作为 BV 的一线治疗药物，然而，抗生素治疗虽能缓解约 70 - 80% 的病例，但每年复发率高达 50 - 70%，许多患者对甲硝唑治疗无反应，这成为困扰临床治疗的一大难题。

加德纳菌属（Gardnerella vaginalis spp.，GV）是与 BV 发病密切相关的一类细菌，自 1953 年被发现以来，其分类地位一直存在争议。早期研究将其归为不同属，后续研究又发现它包含多个不同的进化分支（clade）。此前研究表明，GV 不同 clade 对甲硝唑的抗性存在差异，这暗示了其基因组特征与耐药性之间存在某种关联。

为了深入探究 GV 的基因组奥秘，寻找与甲硝唑耐药相关的基因变异，从而开发出辅助分子诊断方法，来自德雷塞尔大学医学院等机构的研究人员开展了这项研究，相关成果发表在《Genome Medicine》上。

研究方法

研究人员从多个来源收集了 129 株 GV 菌株，包括 57 株临床分离株和 59 株从 NCBI 下载的高质量基因组菌株等。他们运用了多种关键技术：全基因组测序（WGS）获取菌株基因组信息；通过平均核苷酸同一性（ANI）、GC 含量等指标进行比较基因组分析，构建系统发育树；进行泛基因组分析，研究基因的分布情况；对临床分离株进行甲硝唑和克林霉素的最小抑菌浓度（MIC）测试，判断菌株的耐药性；利用 Scoary 分析等方法筛选与耐药相关的基因，并设计引物进行基于 PCR 的分子诊断检测。

研究结果

1. 加德纳菌属的基因种划分：通过计算 ANI，研究人员发现 GV 菌株间存在显著的基因组差异。根据 ANI 值和系统发育树分析，确定了 11 个不同的基因种（genospecies）。进一步分析发现，当将 GV 划分为单个基因种计算核心基因组时，核心基因组比例更能代表一个物种，这为 GV 的分类提供了更有力的依据。
2. 甲硝唑抗性与基因种的关联：对 GV 临床分离株进行甲硝唑 MIC 测试，结果显示 49/60（82%）的测试菌株对甲硝唑耐药。不同基因种对甲硝唑的抗性存在明显差异，部分基因种如 7a/7b、9、10、11 中的菌株对甲硝唑高度耐药，而基因种 1 (a/b) 和 4 (a/b) 则呈现混合的 MIC 反应。通过分析耐药菌株和敏感菌株的基因差异，发现多个基因可能与甲硝唑抗性相关，但未找到单一的统一耐药机制。
3. 对其他抗生素的敏感性：研究人员测试了 GV 分离株对克林霉素的敏感性，发现所有测试菌株对克林霉素均高度敏感，这为 BV 的治疗提供了新的选择。
4. 分子诊断方法的开发：基于基因种对甲硝唑抗性的差异，研究人员开发了一种基于 PCR 的分子诊断方法。他们筛选出在高耐药基因种中存在而在混合耐药基因种中缺失的基因，针对其中的 aruH 基因设计引物，该引物能够特异性地扩增高耐药基因种的菌株，有助于快速识别耐药菌株，指导临床治疗。

研究结论与讨论

本研究通过比较基因组学和系统发育分析，证实了 GV 属内存在 11 个不同的基因种，并且发现了基因种与甲硝唑抗性之间的密切关联。这一发现不仅丰富了人们对 GV 分类和耐药机制的认识，也为 BV 的精准治疗提供了重要依据。

开发的基于 PCR 的分子诊断方法能够有效识别高甲硝唑抗性的 GV 菌株，有助于临床医生选择更合适的抗生素治疗 BV 患者，避免盲目使用甲硝唑，从而提高治疗效果，为个性化医疗开辟了新途径。然而，该研究也存在一些局限性，如无法识别基因种 1a、2、3、4a/4b 中的低耐药菌株，且对基因种 9 中唯一菌株的检测存在困难。未来，研究人员将进一步扩大诊断范围，深入研究耐药机制，以完善 BV 的诊断和治疗策略。总之，这项研究为 BV 的防治带来了新的曙光，有望改善众多患者的健康状况。