基于牛津纳米孔测序的分散式全基因组测序技术快速检测新生儿病房野生型Klebsiella variicola暴发

编辑推荐：本研究针对新生儿重症监护病房(NICU)中Klebsiella variicola（常被误认为K. pneumoniae）暴发难以及时识别的问题，采用分散式全基因组测序(dWGS)技术，在48小时内锁定ST6385型菌株并追溯至环境储菌源（下水道），通过快速干预成功控制疫情。该研究证实了dWGS在医院感染防控(IPC)中的时效性优势，为无耐药表型病原体的暴发监测提供了新范式。

　　在新生儿重症监护病房(NICU)中，克雷伯菌属病原体引发的院内感染始终是重大威胁。近年来，Klebsiella variicola作为一种常被商业鉴定系统误认为K. pneumoniae的"伪装者"，因其携带多重毒力因子和潜在耐药基因转移能力，逐渐引起学界警惕。更棘手的是，这类菌株往往缺乏典型耐药表型，使得传统监测手段难以识别其传播链。2024年5月，新西兰惠灵顿地区医院(WRH)的NICU就遭遇了这样的挑战——四例"K. pneumoniae"菌血症病例中，竟隐藏着一场未被察觉的细菌暴发。

面对这一困境，由Rhys T. White等来自新西兰环境科学研究所(ESR)和Awanui实验室的研究团队，利用其2022年建立的分散式全基因组测序(dWGS)系统展开快速响应。该研究创新性地将牛津纳米孔MinION测序仪部署在医院实验室一线，结合研究所的高通量生物信息学分析，构建了"现场测序+远程解析"的协同模式。论文发表于《Antimicrobial Resistance》期刊，揭示了基因组监测技术在医院感染实时防控中的革命性价值。

研究团队采用三大关键技术：首先运用纳米孔快速条形码试剂盒(SQK-RBK114-96)进行文库制备，实现20-40小时内的实时测序；其次通过Krocus软件对原始FASTQ文件进行多基因位点序列分型(MLST)，快速锁定ST6385新谱系；最后采用HERRO算法校正和Flye组装获得完成图基因组，结合GTDB-Tk和Parsnp等工具构建系统发育树。样本队列涵盖2022-2024年临床分离株58株，包括7例暴发相关株（4例患儿血液/尿液、2例环境样本）。

研究结果呈现四个关键发现：

1. 暴发溯源：dWGS在48小时内重新鉴定出3/4菌株实为K. variicola，其中2株属于未见报道的ST6385型，并通过前瞻性监测发现另外2例定植患儿。
2. 环境储菌：在6个下水道U型弯采样中，2个检出ST6385菌株，基因组分析显示与首例患儿分离株仅差0-1个SNV，证实环境传播链。
3. 基因组特征：参考株kv240612_barcode19（5.5 Mb环状染色体）携带fim/mrk菌毛操纵子、O3/O3a脂多糖位点及VI型分泌系统等毒力因子，其FIB型质粒含重金属抗性基因簇，解释了环境持久性。
4. 种群分析：核心基因组178,995个SNV的系统发育显示，ST6385形成独立分支，与历史菌株差异显著，且重组事件集中于尿素转运操纵子区域。

防控措施方面，研究团队通过强化手卫生、更新环境清洁规程、使用季铵盐消毒下水道等措施，在两个月内成功阻断传播。值得注意的是，本次暴发菌株虽携带多种耐药相关基因（如silE、arsRBCH等），但表型仍为野生型，传统耐药监测完全失效——这正是dWGS技术的独特价值所在。

讨论部分强调了三个突破性进展：其一，这是首次在仅有2例确诊病例阶段就通过dWGS识别暴发，比常规监测提前数周；其二，揭示了K. variicola通过下水道系统在NICU传播的新机制；其三，证实了分散式测序模式在资源有限医院的可行性——医院实验室负责快速初筛，参考实验室完成深度分析。

该研究的临床意义在于建立了无表型特征病原体的暴发响应新标准。正如作者指出，若无dWGS技术，这次暴发很可能发展为更大规模的感染事件。未来，这种"现场-中心"协同的基因组监测模式，或将成为医院感染防控的标准配置，特别是对于K. variicola这类兼具环境适应力和临床毒力的"隐形杀手"。研究还引发了对NICU是否需保留下水道的深刻反思，为医疗机构的设计提供了循证依据。