揭秘原发性脑膜炎双球菌性化脓性关节炎致病菌全基因组序列:探索潜在诊疗新方向

【字体: 时间:2025年04月30日 来源:Microbiology Resource Announcements 0.7

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  为探究脑膜炎双球菌(Neisseria meningitidis)引发原发性化脓性关节炎的致病机制,研究人员开展了对从患者关节液分离出的菌株全基因组测序研究。结果显示该菌株属 ST - 11 克隆复合体的序列型 17488,基因组信息明确。这为后续研究及诊疗提供关键依据。

  脑膜炎双球菌(Neisseria meningitidis)能够在人类的鼻咽部定植,并且已被证实是多种感染性疾病的病原体,这些疾病涵盖脑膜炎、脑膜炎球菌血症、心内膜炎、肺炎以及化脓性关节炎等。脑膜炎球菌性化脓性关节炎(MSA)存在不同的临床表现形式。原发性 MSA 在没有全身症状的情况下出现,这种情况较为罕见,但它属于骨科的危急重症,需要立即进行外科关节引流以及抗菌治疗。本研究呈现了从一名原发性 MSA 患者踝关节分离出的脑膜炎双球菌的完整基因组序列。
脑膜炎双球菌是在血液琼脂上有氧培养 48 小时后,从滑液中分离得到的,通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI - TOF)确认了其身份。采用梯度条试验(bioMérieux,法国马尔西 - 埃托伊勒),依据临床和实验室标准协会(CLSI)的断点判断,结果显示该菌株对所有测试的抗生素都敏感,包括青霉素(最低抑菌浓度 MIC <0.03)、氨苄西林(MIC <0.06)、头孢噻肟(MIC <0.01)、美罗培南(MIC <0.25)、环丙沙星(MIC = 0.004)以及利福平(MIC <0.01) 。

按照制造商的操作说明,使用 DNeasy Blood & Tissue Kit(德国希尔德,Qiagen 公司)提取基因组 DNA。随后,利用 MinION(英国牛津,Oxford Nanopore 公司)和 Ion GeneStudio S5(美国赛默飞世尔科技公司,Ion Torrent)平台对 DNA 进行测序。

在进行纳米孔(Nanopore)测序时,首先使用 NEBNext 配套模块(美国新英格兰生物实验室)对 DNA 进行末端修复,接着使用 Native Barcoding Kit 24 v14(英国 Oxford Nanopore Technologies 公司)进行条形码和接头的连接。在 MinION Mk1C 仪器上,使用 Flongle 流动池(英国 Oxford Nanopore Technologies 公司),并借助 MinKNOW v23.07.12 和 Guppy v7.1.4 软件完成测序工作。

对于 Ion Torrent 测序,运用 M220 聚焦超声破碎仪(美国马萨诸塞州,Covaris 公司)对 DNA 进行片段化处理。然后,使用 NEBNext Fast DNA Library Prep Set(美国新英格兰生物实验室)进行末端修复、条形码添加以及接头连接。通过 E - Gel 电泳系统(美国马萨诸塞州,赛默飞世尔科技公司)进行片段大小筛选,回收 350 个碱基对的片段。在 Ion GeneStudio S5 仪器上,使用 Ion530 芯片完成短读长测序。

利用 Unicycler v0.5.0 软件,结合短读长和长读长数据进行混合基因组组装。使用 QUAST v5.0.2 软件评估组装质量,运用 Kraken2 v2.1.2 软件检测是否存在污染情况。借助 Prokka v1.14.6 软件进行注释,利用 Abricate v1.0.1 软件搜索抗菌耐药基因,并通过 PubMLST 进行分型。所有工具均采用默认参数。

QUAST 分析结果表明,组装得到 22 个重叠群(contigs),总长度为 2,242,622 碱基对,GC 含量为 51.75%,L50 为 1,N50 为 2,002,742,平均覆盖度为 101.5。Kraken2 证实测序序列未受到污染。Prokka 软件识别出 2,230 个编码序列、6 个核糖体 RNA(rRNA)操纵子以及 60 个转运 RNA(tRNA)基因。未检测到抗菌耐药基因或突变,这与抗生素敏感性测试结果一致。在 PubMLST 数据库中进行奈瑟菌(Neisseria)分型检索,确定该菌株的序列型为 ST17488,属于 ST - 11 克隆复合体,荚膜群为 W,Bexsero 抗原序列分型图谱为 3543。

本研究得到了来自 IdiPAZ 的 Luis álvarez 博士 2024 年资助项目对 JM 的部分支持。E.R.M. 参与了研究的构思与设计。材料准备和分析工作由 E.R.M. 和 J.M. 完成。论文由 E.R.M. 和 J.M. 撰写。M.A.B.、A.R.N.、A.D.V. 和 I.Q.M. 参与了数据收集和论文修订。

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