综述：随着 COVID-19 大流行消退，结核病（TB）再次成为单一传染源导致人类死亡的首要原因。基因组测序的进展为结核分枝杆菌复合群（MTBC）的生态和进化带来新见解

《Nature Reviews Microbiology》：Ecology, global diversity and evolutionary mechanisms in the Mycobacterium tuberculosis complex

该综述总结基因组测序对 MTBC 生态进化的新见解，探讨其对全球 TB 防控的意义。

　　

引言

随着 COVID-19 大流行逐渐退去，结核病（Tuberculosis，TB）重新成为由单一传染源导致人类死亡的首要病因。TB 是由结核分枝杆菌复合群（Mycobacterium tuberculosis complex，MTBC）中的细菌引发的疾病。近年来，基因组测序技术的进步为深入了解 MTBC 的生态和进化提供了新视角，这些新发现不仅为 TB 的生物学特性和流行病学研究带来新的曙光，也引发了新的问题，开辟了新的研究方向。本综述旨在总结这些新见解，并探讨它们对全球 TB 防控的意义。

MTBC 的系统发育新谱系

基因组测序技术的发展使研究人员在 MTBC 内发现了新的系统发育谱系。这些新谱系的发现，丰富了人们对 MTBC 种群结构的认识。通过对不同谱系的基因组特征分析，能够追溯 MTBC 的进化历程，了解它们在不同地区、不同宿主间的传播和演化规律 。例如，某些新谱系可能具有独特的遗传标记，这些标记与特定的地理区域或宿主类型相关联，这对于研究 TB 的起源和传播路径具有重要意义。新谱系的发现还可能改变对 TB 流行病学的传统认知，为更精准的防控策略制定提供依据。

宿主嗜性的深入理解

MTBC 包含多种适应不同动物宿主的谱系，在基因组测序技术的帮助下，人们对这些谱系的宿主嗜性有了更深入的理解。不同的 MTBC 谱系在适应特定宿主过程中，其基因组发生了适应性变化。一些谱系在感染人类宿主时，通过特定基因的表达调控，能够更好地逃避人体免疫系统的识别和攻击；而在感染动物宿主时，可能利用不同的分子机制来建立感染。这种对宿主嗜性的深入认识，有助于解释 TB 在不同宿主群体中的传播差异，对于预防和控制 TB 在人畜间的传播至关重要。例如，了解 MTBC 在牛等家畜中的宿主嗜性，可制定针对性的动物 TB 防控措施，减少动物源 TB 对人类健康的威胁。

抗菌耐药性的进化动态

抗菌药物耐药性是全球 TB 防控面临的重大挑战。基因组测序技术为研究 MTBC 抗菌耐药性的进化动态提供了有力工具。通过对耐药菌株和敏感菌株的基因组比较分析，研究人员发现了一系列与抗菌耐药性相关的基因突变。这些突变可能导致 MTBC 对抗生素的作用靶点发生改变，或者影响抗生素进入菌体的过程，从而使细菌产生耐药性。随着时间的推移，耐药突变在 MTBC 种群中的传播和扩散也受到多种因素的影响，如抗菌药物的使用模式、人群的流动等。研究 MTBC 抗菌耐药性的进化动态，有助于预测耐药菌株的出现和传播趋势，为合理使用抗菌药物、开发新的抗 TB 药物提供科学依据。

传播的进化研究

基因组测序技术在研究 MTBC 传播方面也发挥了重要作用。通过对不同地区、不同时间采集的 MTBC 菌株基因组进行分析，可以追踪 TB 的传播轨迹。研究发现，MTBC 的传播存在多种模式，有的是通过人与人之间的密切接触直接传播，有的则可能在特定环境中发生间接传播。基因组分析还揭示了传播过程中 MTBC 的遗传变异情况，一些传播链中的菌株可能发生特定的基因突变，这些突变可能影响菌株的传播能力和致病性。深入了解 MTBC 传播的进化机制，有助于制定更有效的 TB 传播阻断策略，如加强公共卫生监测、改善环境卫生等，从而降低 TB 的传播风险。

宿主内 MTBC 多样性

在宿主感染 MTBC 的过程中，宿主体内的 MTBC 并非是完全一致的群体，而是存在一定的多样性。基因组测序技术使得研究人员能够深入探究宿主内 MTBC 的多样性。这种多样性可能源于 MTBC 在感染宿主后发生的基因突变，也可能是由于宿主免疫系统对不同 MTBC 亚群的选择作用。宿主内 MTBC 多样性的存在对 TB 的治疗和预后产生重要影响。例如，一些具有耐药突变的 MTBC 亚群可能在治疗过程中逐渐富集，导致治疗失败；而不同亚群之间的相互作用也可能影响 MTBC 在宿主体内的生存和传播能力。研究宿主内 MTBC 多样性，有助于优化 TB 的治疗方案，提高治疗效果。

结构基因组变异的重要性

随着长读长测序技术的发展，MTBC 结构基因组变异的重要性日益凸显。结构基因组变异包括基因的缺失、插入、倒位和重复等，这些变异能够改变 MTBC 的基因表达模式和功能。例如，某些基因的缺失可能导致 MTBC 丧失特定的毒力因子，从而影响其致病性；而基因的重复则可能使 MTBC 增强对某些环境压力的适应能力。结构基因组变异还可能与 MTBC 的耐药性、传播能力等相关。深入研究 MTBC 的结构基因组变异，有助于全面了解 MTBC 的生物学特性，为开发新的诊断方法和治疗靶点提供线索。

新见解对全球 TB 防控的意义

上述关于 MTBC 生态和进化的新见解为全球 TB 防控带来了多方面的启示。在诊断方面，基于对 MTBC 新谱系、宿主内多样性和结构基因组变异的认识，可以开发更精准、快速的诊断方法，提高 TB 的早期诊断率。在治疗方面，了解抗菌耐药性的进化动态和宿主内 MTBC 多样性，有助于制定个性化的治疗方案，合理选择抗菌药物，提高治疗成功率。在防控策略制定方面，深入研究 MTBC 的传播机制和宿主嗜性，能够优化公共卫生措施，如加强对高风险人群和动物宿主的监测、改善卫生条件等，从而更有效地控制 TB 的传播。然而，这些新见解也带来了新的挑战，如如何将复杂的基因组学研究成果转化为实际的防控措施，如何在资源有限的地区推广新的诊断和治疗方法等，需要全球科研人员和公共卫生工作者共同努力应对。

结论

基因组测序技术的进步为 MTBC 的生态和进化研究带来了诸多新见解，从发现新的系统发育谱系到深入理解宿主嗜性、抗菌耐药性、传播和宿主内多样性，以及认识结构基因组变异的重要性等方面，都取得了显著进展。这些新见解为 TB 的生物学和流行病学研究提供了新的理论基础，同时也为全球 TB 防控带来了新的机遇和挑战。未来，需要进一步加强基础研究与临床实践、公共卫生防控的结合，充分利用这些新见解，制定更加有效的 TB 防控策略，以应对这一严重威胁人类健康的传染病。