追踪环境源:全基因组测序揭示类鼻疽伯克霍尔德菌致社区获得性肺炎和败血症的致命机制

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Infection, Genetics and Evolution 2.6

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  马来西亚研究人员通过全基因组测序(WGS)技术,成功追踪到一名青少年因类鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderia pseudomallei)感染导致社区获得性肺炎和败血症死亡的环境来源。研究发现临床与环境分离株具有相同新型序列型(ST1901),证实了环境传播途径,为类鼻疽的精准防控提供了重要依据。

  

在东南亚热带地区,土壤中潜伏着一种致命的"隐形杀手"——类鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderia pseudomallei)。这种病原体引发的类鼻疽病(melioidosis)常被误诊为登革热、结核病等常见热带疾病,导致治疗延误。尤其令人担忧的是,马来西亚等流行区报告的青少年病例虽不常见,但往往进展为致命的败血症或肺炎。2019年,马来西亚Gombak地区就发生了这样一起悲剧:17岁少年AM和其14岁的弟弟RZ相继死于类鼻疽感染,而感染来源成谜。

为破解这一谜团,马来西亚医学研究院等机构的研究人员开展了一项突破性研究。他们运用全基因组测序(WGS)技术,首次成功追踪到导致AM死亡的类鼻疽菌环境来源,相关成果发表在《Infection, Genetics and Evolution》期刊。这项研究不仅揭示了新型ST1901菌株的环境传播链,更为重要的是展示了基因组学技术在传染病溯源中的强大应用价值。

研究人员采用多学科技术手段展开调查。通过Illumina HiSeq 2500平台对临床和环境分离株进行全基因组测序,利用SPAdes进行基因组组装,RASTtk进行注释。采用Snippy v4.6.0进行单核苷酸多态性(SNP)分析,IQ-TREE构建系统发育树。通过B. pseudomallei
MLST数据库进行序列分型,并对毒力基因(LPS
YLF
bimA
等)和耐药基因进行in silico
筛查。

研究结果部分呈现了完整的科学发现:

1.2.1 研究地点和样本采集
调查团队在患者住宅和常去的足球场采集31份环境样本。足球场土壤样本中成功分离出5株B. pseudomallei
,而住宅区样本均为阴性。

1.2.4 全基因组测序分析遗传相关性和耐药谱
关键发现是临床分离株RZ456/19与环境分离株BPG_3/2019具有相同的新型序列型ST1901。尽管两者存在203个SNP差异,但系统发育分析显示它们与马来西亚常见致病型ST51属于同一进化分支。

毒力基因分析显示,这些菌株携带LPS
A型、YLF
基因和bimABp

变异体,这是东南亚菌株的典型特征。特别值得注意的是fhaB3
基因的检出,该基因编码的丝状血凝素蛋白与疾病严重程度相关。

耐药性分析呈现矛盾现象:虽然表型检测显示菌株对所有测试抗生素敏感,但基因组分析发现oxaN170D

pbp3V571-T611del

等多个耐药相关基因突变。这些突变可能影响β-内酰胺类抗生素结合效率,但在实验条件下未导致表型耐药。

讨论部分深入剖析了研究发现的意义。研究首次报道ST1901这一新型序列型,其与马来西亚常见致病型ST51的进化关系,为理解B. pseudomallei
的本地流行株提供了新视角。尽管SNP分析显示临床与环境分离株并非近期传播关系,但罕见ST型的共享强有力地支持了环境暴露假说。

该研究特别指出,患者死亡可能与诊断延误有关——初期不当使用头孢曲松和阿奇霉素,直到血培养确认后才换用正确的亚胺培南等药物。这凸显了在流行区提高类鼻疽诊断意识的重要性。

研究的局限性在于未能获取死亡弟弟的菌株进行对比分析,这提示需要完善私立医院的菌株保存制度。此外,研究者建议未来应调查宿主遗传因素(如HLA分型)在易感性中的作用。

这项研究的价值不仅在于解开了一个家庭悲剧的谜团,更重要的是建立了WGS技术在类鼻疽溯源中的应用范式。正如作者强调的,将基因组学技术整合到传染病监测中,能够显著提升公共卫生应对能力。对于马来西亚等流行区,这项研究为制定针对性防控策略提供了科学依据,特别是对青少年等高危人群的保护措施。在全球化时代,这类研究对预防潜在的国际传播同样具有重要意义。

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