肺炎球菌变异株GPSC10挑战疫苗 基因组测序助力疫苗设计升级‘军备竞赛’

一项开创性的基因组监测研究揭示了肺炎球菌与疫苗之间的“军备竞赛”详情。GPSC10变异株被发现是一种特殊的威胁，因为它的毒性增加，能够转变其结构以躲避疫苗，以及它对几种常见抗生素具耐药性。

　　

一项研究，为与旨在预防最主要类型的疫苗之间的军备竞赛提供了迄今为止最清晰的画面。一种名为GPSC10的菌株被发现是一种特殊的威胁，因为它的毒性增加，能够转变其结构以躲避疫苗，以及它对几种常见抗生素的耐药性。

肺炎球菌是一种细菌性病原体，可导致从耳部感染到肺炎、中耳炎、败血症和脑膜炎等多种疾病，是世界范围内引起死亡的重要原因之一。肺炎球菌常寄生在健康人生的鼻咽部，约有40%－70%的人带菌，当机体免疫功能降低时，病菌就会乘虚而入侵入肺部，造成肺炎。全球每年约有900万例感染病例，其中老年人和儿童尤其容易感染。每年有30多万儿童死于肺炎球菌感染，主要是在低收入和中等收入国家。

自2000年以来，一系列肺炎球菌疫苗(PCV)陆续投入使用，这些疫苗针对导致多数婴儿病例的肺炎链球菌血清型，在全球范围内减少了疾病。目前，PCV-13可靶向13种血清型，23价多糖疫苗可靶向23种血清型，90%的肺炎主要由这23种血清型菌株引起。然而，肺炎球菌有100多种不同的血清型，它们可以以不同的方式影响儿童和成人。在设计有效的全球疫苗接种战略时，了解肺炎球菌疫苗的靶标血清类型，以及PCV对疾病、对更广泛的肺炎球菌可能产生哪些影响是至关重要的。

8月16日发表在《柳叶刀微生物》杂志上的一项开创性的基因组监测研究，是由法国威康桑格研究所、法国国家肺炎球菌参考中心和西班牙Sant Joan de Deu医院领导的，是全球肺炎球菌测序(GPS)项目的一部分。研究报告证明了基因组监测对疫苗设计的价值，并强调了像GPSC10这样的“变异”毒株带来的挑战。

通过2011年以来全球定位系统(GPS)项目的工作，已掌握了肺炎球菌血清型在疾病流行中的分布情况，从而可以确定细菌种群的趋势。根据法国国家肺炎球菌参考中心和许多其他国家(如加拿大、丹麦、德国、以色列、意大利、日本、黎巴嫩、挪威、西班牙和英国)的记录分析，一种血清型24F一直在上升。

在这项新研究中，对2003年至2018年从法国个人收集的419份24F血清型肺炎球菌样本，以及从西班牙个人收集的91份24F血清型肺炎球菌分离株进行了全基因组测序。分析表明，24F血清型在许多国家存在，主要是由GPSC10、GPSC16和GPSC206三种毒株的传播引起。其中GPSC10是PCV-13引入约4年后导致法国24F血清型迅速增加的主要原因。结果发现，该菌具有较高的致病潜力，并对多种抗生素治疗具有耐药性。

此前有研究表明，在西班牙引入PCV-13后，GPSC10变异株导致了24F的增加，而24F是不同国家儿童肺炎球菌疾病的最常见原因之一。据估计，印度是肺炎球菌疾病负担最大的国家，研究人员预测，GPSC10有可能避开PCV-13疫苗。这些研究和来自全球GPS合作伙伴的其他研究被收录在一期《微生物基因组学》上。新研究也支持了这种推断。

在某种程度上，病原体和疫苗之间的进化军备竞赛是不可避免的。如果一种毒株因为被疫苗瞄准而灭绝，其他毒株可能会崛起取代它。一个毒株也可能进化到足以使疫苗对它不再有效。也许这项研究引起的最大担忧是GPSC10能表达17种不同血清型，其中只有6种血清型被目前的PCV疫苗覆盖。血清型是指一组通常在细胞表面具有相似生物学特征的菌株。在肺炎球菌中，血清型是由包裹细菌的荚膜特征决定的，荚膜能保护细菌免受宿主免疫系统的攻击。针对某一血清型设计的疫苗能够破坏属于该血清型的所有毒株。

该研究的第一作者、来自威康桑格研究所的Stephanie Lo博士说:“过去在微生物实验室中，对菌株进行分类和耐药测试是相当耗时耗力的。现在全基因组测序能够可靠地推断血清型和抗生素耐药谱，确定可能发生疫情的地方，并跟踪哪些菌株介导血清型替代。所以这是一个可以回答很多不同问题的方法。”

法国国家肺炎球菌参考中心的资深作者Emmanuelle Varon博士说:“肺炎球菌菌株GPSC10是一种变异体，能够表达广泛的血清型和多药耐药模式。对肺炎球菌疾病的监测是我们评估疫苗政策影响的最佳工具，并将使我们能够发现其他非疫苗血清型的出现。”重要的是，疫苗生产商和公共卫生组织能及时获得信息，以跟上并最终拯救生命。

该研究的资深作者、威康桑格研究所的Stephen Bentley教授说:“令人兴奋的是，基因组监测现在使我们能够对改善肺炎球菌疫苗产生真正的影响，最重要的是，帮助减少低收入和中等收入国家儿童死于相关疾病的数量。”整个全球肺炎球菌调查联盟也应该为生成这些数据所付出的巨大合作努力感到自豪。”