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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。