秘鲁 2018-2019 年临床样本百日咳鲍特菌基于疫苗抗原基因分型的直接桑格测序研究

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Microbiology Spectrum 3.7

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  本研究针对秘鲁 2018-2019 年疑似百日咳患者鼻咽拭子,通过直接桑格测序分析疫苗抗原基因(ptxP、ptxA、fim3、prn)分型。发现基因型 VI(ptxP3-ptxA1-fim3-1-prn2)占比 96.8%,为防控提供关键数据,助力优化疫苗策略与监测体系。

  

研究背景与目的


百日咳由百日咳鲍特菌(Bordetella pertussis)引起,虽广泛接种疫苗,但其仍在全球引发婴幼儿严重疫情。疫苗抗原基因变异可能是疫情反复的原因,而传统基于培养的分型方法限制了对基因型的认知,尤其在发展中国家。本研究旨在通过鼻咽拭子直接桑格测序,分析秘鲁 2018-2019 年百日咳鲍特菌疫苗抗原基因(ptxP、ptxA、fim3、prn)的基因型变异,为防控提供依据。

材料与方法


临床样本


回顾性分析 2018-2019 年秘鲁全国疑似百日咳患者鼻咽拭子 DNA 样本,经多重定量 PCR(qPCR)确认阳性后,选取 96 份 CT 值 < 30 的样本(确保高细菌载量)进行研究。

实验方法


采用优化的降落 PCR(Touchdown PCR)扩增 ptxP、ptxA、fim3 基因,常规 PCR 扩增 prn 基因,产物纯化后进行双向桑格测序。利用 Geneious Prime 软件分析序列,与参考菌株 Tohama I 比对,确定等位基因变异及基因型(参照 van Gent 等的命名法)。

结果


基因扩增与测序成功率


ptxP、ptxA、fim3、prn 基因的 PCR 测序成功率分别为 86%(83/96)、100%(96/96)、75%(72/96)、68%(65/96)。

等位基因与基因型分布


  • ptxP3在 83 份阳性样本中占 100%,ptxA1在 96 份样本中占 100%,fim3-1占 97.3%(70/72),fim3-2占 2.7%(2/72),prn2在 65 份样本中占 100%。
  • 63 份样本获得完整等位基因谱,其中基因型 VI(ptxP3-ptxA1-fim3-1-prn2)占 96.8%,主要分布于利马(29.5%)、亚马逊(13.1%)、卡亚俄(11.5%)、拉利伯塔德(11.5%);基因型 VII(ptxP3-ptxA1-fim3-2-prn2)占 3.2%,仅在利马和卡亚俄发现。

临床与流行病学特征


基因型 VI 在 <2 月龄婴儿中占比 49.2%(30/61),住院率 76.5%;基因型 VII 的 2 例样本均住院。性别、年龄、地域分布等与基因型无统计学关联(P 均> 0.05)。

讨论


基因型 VI 的优势与传播潜力


ptxP3 等位基因与高毒素产生、强传播力相关,其全球广泛分布可能与其竞争优势有关。秘鲁以全细胞疫苗(WCV)为主,但 prn2 等位基因仍占主导,提示其可能通过非疫苗选择压力扩散。fim3-1 的优势与 WCV 使用一致,但 fim3-2 的出现需关注疫苗株抗原匹配性。

与全球趋势的异同


秘鲁基因型 VI 的流行与多国(如美国、日本、中国等)一致,表明其传播可能不受疫苗类型限制。而基因型 VII 的低频存在可能与局部变异或输入性病例相关。

研究局限与展望


样本储存可能影响 DNA 质量,且以医院为基础的采样可能低估社区感染。未来需扩大样本量,结合全基因组测序,进一步明确基因型与致病性的关联,为疫苗更新和监测策略提供更全面的数据。

结论


本研究通过无培养分型法揭示秘鲁百日咳鲍特菌以基因型 VI(ptxP3-ptxA1-fim3-1-prn2)为主,提示其可能具有高传播和致病潜力。研究结果为秘鲁百日咳监测与防控提供了关键遗传数据,强调持续开展病原基因监测以优化公共卫生应对措施的重要性。

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