全球肺炎克雷伯菌质粒组分析：碳青霉烯耐药与高毒力融合的流行病学图谱

本研究针对肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）中碳青霉烯耐药（CR）与高毒力（hv）质粒的全球传播难题，开发了OMAP-KP工具，从69,969株基因组中鉴定226,110个质粒，首次系统揭示KPC/NDM耐药质粒与hv质粒的共现规律（如PC_394同时携带CR-hv基因），发现ST11克隆在中国的特异性传播及COVID-19大流行后NDM-5qnrS1的流行趋势，为耐药监测提供质粒层面的精准干预靶点。

　　

肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）作为"超级细菌"的代表，近年来因碳青霉烯类抗生素耐药（Carbapenem resistance, CR）和高毒力（hypervirulence, hv）特性的融合，已成为全球公共卫生的重大威胁。这种"双刃剑"病原体既能抵抗最后的治疗药物，又能引发致命感染，尤其对免疫缺陷患者造成极高死亡率。更令人担忧的是，决定这两种特性的基因往往通过质粒（plasmids）——细菌间可自由传递的"基因快递包"——在不同菌株间扩散。然而，由于传统测序技术难以从碎片化的基因组数据中完整拼装质粒，科学家们一直缺乏对肺炎克雷伯菌质粒组的全局认知。

为破解这一难题，来自广东的研究团队在《Drug Resistance Updates》发表了开创性研究。团队开发了名为OMAP-KP的生物信息工具，其质粒召回率高达85.27%，并分析了全球69,969株肺炎克雷伯菌基因组，构建了包含226,110个质粒的参考数据库——这是迄今最全面的肺炎克雷伯菌质粒图谱。研究揭示了三个关键发现：一是中国ST11克隆特异性携带的KPC PC_392质粒存在klcA基因与bla_KPC的独特遗传背景；二是NDM质粒在2015年前已完成全球化分布，且2020年后bla_NDM-5与qnrS1的共现率反超bla_NDM-1；三是鉴定出PC_394这种能同时编码CR和hv基因的"超级质粒"，其在COVID-19大流行期间于欧美地区检出率显著上升。

关键技术包括：1）从NCBI病原体数据库获取70,047株基因组，经Kleborate和CheckM2严格质控；2）开发OMAP-KP算法提升质粒组装效率；3）通过地理时空分析追踪质粒传播路径；4）整合KPC/NDM/OXA耐药基因与rmpA/iuc/iro毒力基因的共现网络。

【Genome and plasmid collection】
研究团队从1953-2024年的全球样本中筛选69,969株高质量基因组，地域覆盖欧洲&中亚（19,670株）、中国（15,628株）等六大区域，建立迄今最全面的时空分析队列。

【OMAP-KP and Global K. pneumoniae Plasmidome】
新工具使10kb以上质粒召回率提升至85.27%，发现12,790个KPC质粒和6,843个hv质粒。中国ST11克隆的KPC PC_392质粒存在klcA-bla_KPC特征性结构，提示区域性进化分支。

【Discussion】
NDM质粒的早期全球化分布表明耐药传播速度快于预期。PC_394等CR-hv融合质粒的涌现，可能与COVID-19期间抗生素使用策略改变相关，需警惕这类"双重威胁"质粒引发跨洲流行。

【Conclusions】
该研究首次绘制了肺炎克雷伯菌质粒组的全球传播网络，证实CR-hv质粒共现是多重耐药克隆扩散的重要驱动力。PC_394等融合质粒的检出率在2019年后激增，提示需建立质粒层面的实时监测系统。这项成果为理解细菌耐药进化提供了"质粒视角"，对制定精准防控策略具有里程碑意义。