解析皮特不动杆菌遗传奥秘:为防控院内感染 “精准导航”

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Communications Biology 5.2

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  为探究皮特不动杆菌(Acinetobacter pittii)种群结构及遗传特征,温州医科大学等研究人员开发 dcgMLST 技术,发现其遗传多样性,明确优势谱系 HC1100_4,还找到传播 blaNDM-1基因的质粒。这为防控感染、制定公共卫生政策提供依据。

  在医院这个看似平静却 “暗藏玄机” 的地方,细菌们正悄然进行着一场 “战争”。不动杆菌属中的皮特不动杆菌,作为院内感染的 “新兴势力”,正逐渐引起人们的关注。以往,由于检测技术有限,它常常被误认作鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii),其潜在的威胁也被大大低估。而且,随着它在医院环境中越来越频繁地出现,耐药问题也日益严重,这给感染防控带来了极大的挑战。为了揭开皮特不动杆菌的神秘面纱,温州医科大学、浙江大学、苏州大学等多所高校的研究人员携手合作,开展了一项深入的研究,相关成果发表在《Communications Biology》杂志上。
研究人员面临的首要问题是缺乏对皮特不动杆菌种群结构和遗传特征的了解,这使得追踪其传播和进化变得异常困难。为了解决这一难题,研究人员从公共数据库和自己的测序结果中收集了 750 个皮特不动杆菌的基因组,构建了一个庞大的数据集。

在技术方法上,研究人员主要运用了以下几种关键技术:首先是全基因组测序技术,对 24 株分离自中国东部不同城市医院的皮特不动杆菌进行测序,结合从 NCBI GenBank 下载的 799 个基因组,经过严格的质量筛选,最终保留 726 个高质量基因组用于后续分析;其次,开发了分布式核心基因组多位点序列分型(dcgMLST)技术,基于 2840 个核心基因,为每个基因分配一个基于 MD5 哈希函数的 128 位整数等位基因 ID,以此来对菌株进行分型;此外,还利用了系统发育分析、基因组注释、随机森林模型等技术对数据进行深入挖掘 。

研究结果如下:

  • dcgMLST 方案与物种树:研究人员构建的 dcgMLST 方案能有效区分皮特不动杆菌的遗传多样性。通过分析 726 个基因组,发现 HC450 和 HC1100 这两个分层聚类水平分别对应物种到自然种群的遗传差异。同时,基于此构建的最大似然系统发育树显示,HC1100_4 是最主要的谱系,占菌株总数的 33.9% 。
  • 地理分布与耐药组:HC1100_4 在全球广泛分布,且在不同地理区域呈现出不同的亚群特征。在耐药方面,研究人员鉴定出 14 类抗生素耐药基因(ARGs),多数菌株对头孢菌素耐药,还发现了携带 blaOXA-58和 blaNDM-1等耐药基因的菌株,且耐药模式在不同宿主来源的样本中存在差异。
  • HC1100_4 适应性相关的核心基因组进化:通过与相邻谱系比较,发现 HC1100_4 经历了基因组的扩张和收缩,获得了 6 个基因组岛(GEIs),这些基因岛包含的基因与生物膜形成、金属响应、氧化应激等应激反应相关,有助于该谱系在不同环境中生存。
  • dcgMLST 分型平台及应用:研究人员搭建了在线平台 PathoBase,对 24 株临床菌株分析发现,HC1100_4 也是最大的聚类群,还检测到携带 blaNDM-1基因的菌株,其中两个菌株的 blaNDM-1基因位于 PT_712 质粒上。
  • 质粒驱动的 blaNDM-1传播:PT_712 质粒是携带耐药基因最多的质粒之一,在多个不动杆菌物种中均有发现,其携带的 blaNDM-1基因可介导碳青霉烯类耐药。通过构建质粒 - 物种相互作用网络发现,PT_712 在水平基因转移中发挥着重要作用。

研究结论和讨论部分指出,本研究开发的 dcgMLST 方案填补了对皮特不动杆菌种群结构认知的空白。研究发现皮特不动杆菌遗传多样性丰富,ARGs 相对较少,但存在优势流行谱系 HC1100_4,其成功可能与关键基因的获得有关。此外,PT_712 质粒在不同不动杆菌物种间的传播,尤其是携带 blaNDM-1基因的质粒传播,令人担忧。尽管研究存在菌株数量有限和地理分布偏差等局限性,但为后续研究提供了重要框架,对临床和环境监测具有重要意义,特别是在 “同一健康”(One Health)战略框架下,有助于制定更有效的感染控制策略和公共卫生政策,为保障人类健康筑牢防线。

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