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为解决传统Salmonella血清分型方法的局限，研究人员开展从韩国家禽分离的Salmonella enterica菌株研究。结果发现不同血清型遗传特征有差异。该研究助力了解其多样性等，对防控有重要意义，值得科研人员一读。
沙门氏菌（Salmonella）是一种无处不在的食源性病原体，与多种食物来源相关，像新鲜农产品、鸡蛋、花生酱、家禽和肉类等都可能被它污染。在美国，疾病控制与预防中心（CDC）报告称，每年因沙门氏菌感染导致的沙门氏菌病病例多达 135 万例，住院人数达 26500 人，死亡人数 420 人 。而在韩国，沙门氏菌病在食源性疾病中也占有一定比例，约为 7.7%。
传统的基于抗原的沙门氏菌血清分型方法，需要使用超过 150 种抗血清，过程繁琐又耗时。而且，像表型分型、噬菌体分型和 PCR 等传统方法，不仅容易出错，还非常耗费人力。比如在确定沙门氏菌的血清型时，传统的凝集法要通过特定抗血清与菌体的反应来区分，不仅步骤复杂，还难以准确鉴定一些特殊的血清型。为了解决这些问题，现代的全基因组测序（WGS）技术应运而生。它能测定生物体基因组的完整 DNA 序列，全面分析遗传物质，在食品安全领域可用于研究病原体的毒力、抗性基因等遗传特征，还能进行基于 WGS 的计算机模拟血清分型。
正是在这样的背景下，研究人员为了深入了解从韩国家禽养殖场分离出的沙门氏菌的血清型和遗传特征，开展了一项重要研究。该研究成果发表在《BMC Genomics》期刊上，论文题目是《Genomic characterization of Salmonella enterica isolates from Korean poultry operations reveals distinct serovar - specific genetic features》。研究发现，从韩国家禽养殖场分离出的 62 株Salmonella enterica菌株中，主要有 Albany、Bareilly 和 Mbandaka 这三种血清型，并且不同血清型的菌株在毒力基因、抗生素抗性基因等遗传特征上存在明显差异。这一研究成果对于了解沙门氏菌的多样性、制定防控策略以及保障公共卫生安全具有重要意义。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是全基因组测序技术，对从韩国各地 18 个家禽养殖场和 10 个屠宰场收集的 62 株Salmonella enterica菌株进行测序。接着，使用 QAssembly 管道对测序得到的短读长序列进行组装，包括用 Sickle v1.33 修剪原始读长，SPAdes v3.9.0 进行基因组组装等步骤。之后，利用 Prokka v1.14.5 进行基因注释，并通过多种计算机模拟基因分型方法，如七种基因的 MLST、核糖体 MLST（rMLST）和核心基因组 MLST（cgMLST）来确定血清型。此外，还运用了泛基因组分析和功能富集分析，预测抗生素抗性基因和毒力因子基因 。
下面来看看具体的研究结果。
- 计算机模拟基因分型分析：通过计算机模拟基因分型方法，研究人员确定了 62 株沙门氏菌的血清型，其中 Albany 有 21 株，Bareilly 有 13 株，Mbandaka 有 28 株。进一步的 MLST 分析发现，Albany 菌株多与 ST292 和 rST7869 相关，Bareilly 菌株多为 ST203 和 rST3715，Mbandaka 菌株大多属于 ST413 和 rST3668。核心基因组序列类型（cgST）分析则显示，不同血清型菌株的基因组存在差异，Mbandaka 菌株的 cgST 类型最为多样。这就像是给这些沙门氏菌都贴上了独特的 “基因标签”，让研究人员能更清楚地认识它们。
- 泛基因组和 COG 分析：对 62 株沙门氏菌基因组进行泛基因组分析，共鉴定出 5415 个基因簇，其中核心基因簇 3743 个，辅助基因簇 1672 个。不同血清型在基因簇的存在和缺失模式上各有特点，尽管它们都属于Salmonella enterica，但通过热图能看出彼此间遗传相关性的差异。功能富集分析表明，Albany 在细胞壁 / 膜 / 包膜生物发生（M 类别）、可移动遗传元件（X 类别）和防御机制（V 类别）方面富集程度较高。而且，同一血清型内菌株的辅助基因簇数量较少，说明它们具有相似的基因组特征。这就好比不同血清型的沙门氏菌有着各自独特的 “基因宝库”，里面存放着不同功能的 “宝贝基因”。
- 毒力和抗微生物抗性基因的流行情况：研究检测到 132 个毒力因子基因，其中 109 个在所有 62 株菌株中都存在。Mbandaka 菌株中与菌毛粘附相关的基因（如faeC/D/E/和lpfA/B/C/E）的流行率比其他两种血清型更高，Bareilly 菌株则独特地含有sspH2和gogB基因。在抗生素抗性基因方面，预测出 41 个相关基因，其中 18 个与三种血清型相关。Albany 菌株携带多个独特的抗生素抗性基因，如qacEdelta1、tet(D) 等，显示出较高的潜在威胁。Bareilly 菌株则独有aac(6')-ly基因，编码氨基糖苷抗性。这意味着不同血清型的沙门氏菌在致病能力和对抗生素的抵抗方式上各有 “绝招”。
- gyrA 的喹诺酮抗性决定区域（QRDRs）：研究发现，所有 62 株菌株都含有gyrA基因，但只有 Albany 菌株中的gyrA基因发生了突变，导致 Ser83→Phe 的替换，而 Bareilly 和 Mbandaka 菌株的gyrA基因是野生型。这一突变可能使 Albany 菌株对喹诺酮类抗生素的敏感性发生变化。就好像 Albany 菌株给自己的 “防御系统” 升级了，对某些抗生素产生了抵抗力。
综合研究结果和讨论部分来看，这项研究意义重大。它通过全基因组测序和多种分析方法，揭示了从韩国家禽养殖场分离出的不同血清型沙门氏菌的遗传特征差异。这些差异体现在血清型分布、毒力基因和抗生素抗性基因的组成上。研究发现，虽然 Albany 和 Mbandaka 在肉鸡养殖场中并不常见，但它们的出现也不容忽视，而 Bareilly 则是常见的公共卫生威胁。在毒力基因方面，不同血清型存在差异，如菌毛相关基因的分布不同，这可能影响它们的致病机制。抗生素抗性基因的研究则表明，Albany 菌株具有多种独特的抗性基因，可能与它的辅助基因组有关。此外，研究还发现了 Albany 菌株中gyrA基因的突变，这对了解沙门氏菌的抗生素抗性机制提供了重要线索。
这项研究让我们更深入地认识了沙门氏菌不同血清型的特点，为公共卫生干预中的监测和控制策略提供了有力依据。比如在食品安全监管中，可以针对不同血清型沙门氏菌的遗传特征，开发更精准的检测方法，快速识别具有高风险的菌株。在临床治疗方面，医生可以根据这些研究结果，更合理地选择抗生素，避免因抗生素滥用导致耐药性的进一步扩散。未来，研究人员还将继续探索沙门氏菌的移动遗传元件，进一步揭示抗生素抗性基因的奥秘，为保障公众健康做出更大的贡献。
