健康成人中肺炎球菌3型长达一年的持续定植揭示GPSC10-ST18362谱系有限的宿主内遗传多样性

为解决肺炎球菌血清3型在成人中长期无症状定植的机制问题，研究人员开展了针对持续337天定植案例的宿主内遗传多样性研究。通过全基因组测序发现，多重耐药的GPSC10-ST18362谱系在存在共定植的情况下保持稳定优势，基因组仅出现有限SNP变异和轻微基因丢失，未检测到重组。该研究揭示了血清3型通过胶囊缺失等机制实现免疫逃逸和长期定植的能力，对疫苗防控策略具有重要意义。

　　

肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）是全球重要的呼吸道病原体，其携带状态是侵袭性疾病发生的前提。尽管儿童是肺炎球菌携带和疾病的高危人群，但成人长期携带的作用日益受到关注。传统观点认为成人携带呈短暂性，但最新研究表明某些血清型可在成人鼻咽部持续定植数月。其中，血清3型因其独特的胶囊结构和电化学特性，对抗体介导的清除具有显著抵抗能力，与高病死率（30%-47%）相关。尽管被纳入13价肺炎结合疫苗（PCV13），该血清型的疾病负担未得到有效控制，持续出现疫苗逃逸和社区传播现象。

为探索长期定植是否促进肺炎球菌基因组多样化，马拉维研究团队在《Nature Communications》发表了一项突破性研究，报道了在健康HIV阴性成人中发现的持续337天的血清3型定植案例。研究人员通过表型和基因组分析，揭示了GPSC10-ST18362谱系在存在其他血清型共定植的情况下保持稳定优势的机制，并发现其基因组进化特征以点突变和轻微基因丢失为主，未出现重组事件。

研究主要采用以下关键技术方法：1）基于马拉维成人纵向定植队列的样本采集（n=83次定植事件）；2）全基因组测序（包括单菌落分离株和全平板扫描样本）与生物信息学分析（PopPUNK分型、Gubbins重组检测、Panaroo泛基因组分析）；3）抗生素敏感性试验（EUCAST标准）和胶囊基因座比对；4）宿主内单核苷酸变异（iSNV）检测（LoFreq流程）。

Identification of prolonged serotype 3 carriage

通过表型血清分型和培养密度监测，研究发现该案例的定植持续时间（337天）远超既往报道的成人定植上限（通常<100天），菌落密度在1340-36,850,000 CFU/ml范围内动态波动。全平板扫描测序（14样本）和单菌落测序（11样本通过质控）为后续分析提供数据基础。

Genotyping reveals ST18362 lineage

基因组分析确认所有分离株为血清3型，属于GPSC10谱系（已知具有高重组潜力），其序列型ST18362是GPSC10-ST700的单一位点变异体。全球系统发育分析显示该谱系主要分布于非洲，具有多血清型表达能力。

Antimicrobial resistance profiling of GPSC10-ST18362 isolates

所有分离株均呈现多重耐药（MDR）特征：对四环素、苯唑西林和复方新诺明耐药，对青霉素敏感性降低，但对头孢曲松和红霉素敏感。GPSC10是主要循环血清3型谱系中唯一对青霉素和非敏感谱系。

Within-host SNP variation and genome reduction

核心基因组SNP差异仅为2-11个，未检测到重组事件。突变集中于重组热点基因（pbp2x和pspA），pspA呈现高比例非同义突变。泛基因组分析显示随时间推移出现基因丢失（主要涉及假设蛋白、ABC转运体和毒素-抗毒素系统pezAT），基因组总大小从2.06 Mb减少至2.03 Mb。缺失基因位于Tn5253样ICE（整合性接合元件）侧翼，提示基因组精简现象。

Capsular deletions and virulence gene profile

胶囊基因座分析显示与疫苗逃逸谱系GPSC10-ST700相同的缺失模式（wzg、wzh、wzd、wze基因缺失），而全球优势谱系CC180（GPSC12）保留完整胶囊基因座。核心毒力基因（cbpD、lytA、lytC、pspA、nanA）均保留，未发现辅助毒力基因获得或丢失。

Lineage persistence despite co-colonisation

全平板扫描测序发现其他血清型的短暂共定植，但GPSC10-ST18362始终占据主导地位（相对丰度>1%），表明该谱系在宿主环境中具有稳定的定植优势。

Intrahost SNP variants indicate genomic plasticity

宿主内变异分析显示，iSNV随机分散积累于代谢（adcAll、phoH、phtB）、DNA修复（carA、pcrA）和氧化应激响应（gor）相关基因，未呈现正向选择特征。

研究结论表明，GPSC10-ST18362谱系可在健康成人中无症状持久定植，其基因组进化以微进化改变（点突变和基因丢失）为主，未发生重组。胶囊基因座缺失模式与已知疫苗逃逸谱系相似，多重耐药特征和稳定定植能力使其成为潜在传播库。该研究强调了在高负担地区开展高分辨率纵向监测的重要性，为理解肺炎球菌携带动态、基因组可塑性及血清3型在疫苗压力下的持续存在机制提供了关键见解。

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