结核分枝杆菌rpoB基因突变对卷曲霉素疗效的差异化影响机制研究

本研究针对结核病治疗中卷曲霉素(CAP)疗效与rpoB突变的关联性问题，通过整合565例中国西南地区耐多药结核病(MDR-TB)临床分离株的表型药敏试验(pDST)和基因组数据，结合实验室构建的rpoB突变株时间-杀菌实验(time-kill assay)，首次揭示不同rpoB突变位点(435/445/450)对CAP杀菌效果的差异化调控作用，为精准治疗耐利福平结核病(RR-TB)提供分子诊断依据。

　　

结核病至今仍是全球最致命的传染病之一，而耐多药结核病(MDR-TB)的治疗更是面临严峻挑战。作为核心一线药物的利福平(RIF)，其耐药性主要源于结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis, Mtb)的rpoB基因突变。令人困惑的是，尽管卷曲霉素(CAP)在临床使用中表现出较低的耐药率，却与不良治疗结局显著相关。这种矛盾现象暗示着rpoB突变可能通过未知机制影响CAP的杀菌效果，但这一关键科学问题长期未被系统研究。

为破解这一谜题，来自重庆公共卫生医疗中心等机构的研究团队开展了一项多维度研究，成果发表在《eBioMedicine》。研究人员首先分析了565例中国西南地区RR-TB临床分离株的rpoB突变谱和药敏数据，随后通过实验室构建的rpoB突变株和全基因组关联分析(GWAS)，揭示了不同突变位点对CAP疗效的差异化影响机制。

关键技术方法包括：1) 对临床分离株进行表型药敏测试(pDST)和rpoB基因测序；2) 筛选H37Rv自发RIF耐药突变株；3) 在耻垢分枝杆菌(Ms)中构建6种rpoB突变体；4) 采用时间-杀菌实验评估CAP杀菌动力学；5) 对607例全球Mtb基因组进行GWAS分析。

【Sample characteristics】
研究纳入的565例RR-TB临床分离株中，41.42%为MDR-TB，58.58%为pre-XDR-TB。耐药谱分析显示CAP耐药率(29.56%)显著低于链霉素(88.91%)等传统药物，但高于新近应用的利奈唑胺(0.43%)。

【Analysis of mutations in the rpoB gene】
rpoB测序发现93.45%菌株存在突变，其中单突变占85.66%。主要突变位点为450(68.7%)、435(9.9%)和445(4.8%)，对应氨基酸替换分别为S450L、D435G和H445Y。

【Probability of specific rpoB mutations】
统计分析显示，rpoB₄₄₅突变株CAP耐药率显著低于其他突变(OR=0.272)，而rpoB₄₃₅突变株耐药率显著升高(OR=3.067)。全球607株Mtb的GWAS验证了这一规律。

【Spontaneous resistance mutation】
实验室筛选的45株RIF耐药突变体中，93.3%为单突变，主要集中于rpoB₄₄₅(66.7%)和rpoB₄₅₀(22.2%)，未发现rpoB₄₃₅突变，提示临床菌株中435位突变为药物选择压力所致。

【Influence of rpoB mutation】
MIC测试显示所有rpoB突变均未改变CAP的MIC值。但时间-杀菌实验揭示：rpoB₄₄₅和rpoB₄₄₁突变增强CAP杀菌效果，而rpoB₄₃₅突变显著降低杀菌效率。

【rpoB mutation affects tolerance】
GWAS分析发现rrs A1401G突变与CAP耐药强相关。值得注意的是，rpoB₄₃₅突变株中该突变频率显著升高，而rpoB₄₄₅突变株中显著降低。

这项研究首次系统阐明了rpoB突变对CAP疗效的差异化调控机制：虽然不影响MIC值，但通过改变细菌耐受性(tolerance)影响临床疗效。特别重要的是，rpoB₄₃₅突变通过增强CAP耐受性，可能促进rrs A1401G耐药突变的产生，这解释了CAP治疗此类菌株感染时的不良结局。研究为RR-TB的精准治疗提供了重要依据——通过rpoB基因分型可预测CAP疗效，指导临床用药决策。在MDR-TB治疗药物有限的背景下，该发现为优化现有药物使用策略、延缓耐药性发展提供了新思路。