探秘乔治亚诺卡菌:全基因组解析其遗传、致病与耐药特性的重要意义

【字体: 时间:2025年04月06日 来源:Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials 4.6

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  为解决诺卡菌属尤其是乔治亚诺卡菌(Nocardia cyriacigeorgica)临床诊疗难题,研究人员开展其基因组特征、毒力、耐药及系统发育关系研究。分析 63 株菌基因组,发现其遗传多样性,明确耐药基因及潜在毒力因子分布,为临床诊疗和后续研究奠定基础。

  在微生物的神秘世界里,诺卡菌属是一群独特的存在。它广泛分布于环境中,是伺机而动的 “健康刺客”,能引发人类和动物的诺卡菌病(nocardiosis)。诺卡菌病的发病率逐年上升,却因缺乏标准化报告系统,全球确切发病数据成谜。而且,相比熟知的 ESKAPE 病原体,诺卡菌在临床诊疗中困难重重,它引发的感染类型多样,死亡率高,还擅长在细胞内生存,让治疗陷入困境。
乔治亚诺卡菌作为诺卡菌属的重要成员,更是 “麻烦制造者”。它常引发肺部感染,严重时会扩散到全身,在北美、西班牙、伊朗等地频繁 “作案”,在中国诺卡菌感染病例中的占比也不容小觑。然而,人类对它的了解却十分有限,其生物学特性、毒力因子、耐药机制和致病过程犹如层层迷雾,亟待揭开。为了驱散这些迷雾,陆军军医大学等机构的研究人员挺身而出,展开了一场深入的探索之旅。他们的研究成果发表在《Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials》上,为我们认识乔治亚诺卡菌带来了曙光。

研究人员采用了一系列先进的技术方法。首先是细菌的分离与鉴定,从临床样本中 “揪出” 乔治亚诺卡菌,并通过多种染色和 16S rRNA 基因测序确定其身份。接着进行抗菌药物敏感性试验(AST),依据临床和实验室标准协会(CLSI)指南,检测菌株对多种一线药物的敏感性。然后利用二代 Illumina HiSeq 和三代 PacBio 测序技术,对 5 株临床分离株进行全基因组测序(WGS),并结合 NCBI 数据库中 58 株菌的基因组数据,进行全面的比较基因组分析。

研究结果令人瞩目。在抗菌药物敏感性方面,5 株临床分离株对多种药物敏感,但对环丙沙星和阿莫西林 - 克拉维酸耐药,部分对头孢曲松敏感。基因组特征上,分析的 63 株菌基因组大小、G + C 含量、编码序列(CDS)数量等存在差异,且不同进化枝(clade)有各自特点。通过系统发育分析发现,乔治亚诺卡菌可分为 5 个主要进化枝,其中 B 进化枝还能细分,并且不同进化枝菌株来源有所不同。泛基因组分析显示,核心基因仅占 3.4%,各进化枝有独特的直系同源群,功能注释发现许多基因功能未知。移动遗传元件方面,部分菌株无质粒,IS3 家族是最常见的插入序列(IS)元件。毒力相关基因研究中,鉴定出 208 个候选毒力基因,mce 基因家族部分成员分布有差异,部分抗氧化和应激反应相关基因普遍存在,且不同进化枝铁摄取相关基因分布不同。抗生素耐药基因(ARGs)研究发现,共鉴定出 268 个耐药基因,涉及多种抗生素类别,不同进化枝耐药基因分布不同,部分与菌株分离来源有关。

研究结论和讨论部分意义重大。明确了乔治亚诺卡菌的遗传多样性和进化关系,发现质粒介导的 ARGs,提示耐药基因水平传播风险。虽然确定了一些致病基因,但它们的具体功能和致病机制仍待深入研究。不过,这些发现为后续研究其致病分子基础和优化临床治疗策略提供了关键线索。同时,研究也存在一些局限性,如部分菌株来源信息不足,质粒上潜在毒力和 ARGs 未深入探究,mce3C和 mce4F基因致病性未研究等。但这也为未来研究指明了方向,随着研究的不断深入,我们有望更深入地了解乔治亚诺卡菌,从而更好地预防和治疗相关感染疾病,守护人类健康。
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