宿主内基因组变异揭示非分型流感嗜血杆菌在中耳炎中的适应性进化

本研究通过全基因组测序分析500株来自冰岛儿童中耳炎样本的非分型流感嗜血杆菌（NTHi），首次系统揭示了宿主内基因组变异的特征。发现88个基因存在非同义/无义突变（SNPs/indels），其中13个基因（如铁代谢相关ftnA_2、磷酸调节子phoR等）呈现高频变异，为理解细菌适应性机制和靶点筛选提供了新视角。

　　

ABSTRACT
非分型流感嗜血杆菌（NTHi）是导致中耳炎等呼吸道感染的重要病原体。研究团队对11名冰岛儿童耳部分泌物分离的500株菌株进行全基因组测序，构建13个闭合参考基因组，首次系统描绘了NTHi在宿主内的基因组变异图谱。

INTRODUCTION
作为首个完成全基因组测序的细菌，流感嗜血杆菌的种群基因组结构已有研究，但宿主内变异机制尚不明确。该研究突破传统低分辨率技术限制，采用Illumina短读长和Oxford Nanopore长读长混合组装策略，为揭示细菌适应性进化提供了新范式。

MATERIALS AND METHODS
样本来自冰岛国家大学医院2020年临床诊断病例，选取原代培养3+生长的菌落（每例23-47个）。通过MALDI-TOF质谱鉴定后，采用DNeasy试剂盒提取DNA，Nextera XT建库，NextSeq 550平台测序（平均覆盖160.9×）。使用Trimmomatic质控、SPAdes组装，MUMMER进行变异检测，PROKKA完成基因注释。

RESULTS

1. 基因含量分析
   所有菌株均保留fuc操纵子，未检测到荚膜基因。9例患者携带单一MLST型别，1例（Child I）在28天内出现MLST266→1927型别转换，提示新发感染。

2. 系统发育分析
   核心基因组比较显示120,500个SNP位点，MLST155（Child A/B）和MLST145（Child C/G）形成独立亚群，证实克隆传播中的微进化。

3. 宿主内变异特征
   88个变异基因中，13个呈现高频突变：

• 铁代谢：ftnA_2（A29D/S136G）、patB（I28S/P265Q）
• 细胞壁合成：mukB（S537N/A1152E）、opgE_1（I441L/F206L）
• 环境应激：sohB（E51*/S50*）、sppA_1（A571T/A63T）
• 磷酸调节：phoR（Q424K/L46*）出现8种变异，可能影响毒力调控

值得注意的是，NanK（E208Q）和SppA（A571T）在多个患者中发生相同位点突变，提示这些位点可能受到正向选择。统计显示93.9%变异导致氨基酸改变，且显著富集于密码子第1/2位（P=0.025），支持适应性进化假说。

DISCUSSION
研究发现：
1）NTHi通过多样化变异策略适应宿主环境，而非毒力因子直接突变；
2）铁获取（ftnA_2）、磷酸感知（phoR）等基础代谢通路是变异热点；
3）NanK可能通过改变唾液酸代谢参与免疫逃逸。研究为疫苗靶点筛选提供了新思路，但需注意COVID-19流行对样本采集的潜在影响。

该研究通过大规模基因组分析，首次绘制了NTHi在中耳炎中的宿主内变异全景图，揭示了细菌"生存优先"的进化策略，为理解慢性感染机制提供了重要框架。