全球沙雷菌基因组进化与碳青霉烯耐药传播的流行病学研究揭示物种多样性及耐药性增长

本研究针对沙雷菌(Serratia spp.)日益严重的碳青霉烯耐药问题，通过分析3769株全球分离株基因组数据，首次鉴定14个新基因种和809个新ST型，发现26.6%菌株携带碳青霉烯酶基因(blaKPC-2为主)，揭示94起跨国传播事件。该研究为临床防控碳青霉烯耐药沙雷菌提供重要分子流行病学依据。

　　

在微生物耐药性日益严峻的全球背景下，沙雷菌作为重要的条件致病菌，其碳青霉烯类耐药问题正引发临床高度关注。这类被称为"最后防线"的抗生素一旦失效，将导致感染患者的治疗选择极为有限。更令人担忧的是，传统鉴定方法难以准确区分沙雷菌复合体中的不同物种，而早期研究多局限于局部地区的零星监测，缺乏对全球范围内沙雷菌种群动态和耐药传播模式的系统性认知。

为全面解析这一问题，首都医科大学附属北京朝阳医院呼吸疾病研究所的Wentao Zhu团队开展了迄今为止规模最大的沙雷菌基因组流行病学研究。研究人员整合了1970-2024年间全球65个国家的3769株沙雷菌分离株（包括106株中国新收集临床株），运用多组学分析方法，绘制了沙雷菌的全球传播图谱。相关成果发表在《Current Research in Microbial Sciences》上，为临床防控提供了重要科学依据。

研究采用全基因组测序(WGS)结合生物信息学分析技术，通过核心基因组系统发育树确定物种分类，使用BIGSdb数据库进行多位点序列分型(MLST)，并利用SNP分析追踪传播链。耐药基因检测采用AMRFinderPlus数据库，同时分析插入序列(IS)和质粒复制子对耐药基因传播的影响。

沙雷菌种群景观

研究首次在全球尺度上揭示了沙雷菌的物种多样性，通过平均核苷酸一致性(ANI)和数字DNA-DNA杂交(dDDH)分析，将3769株菌划分为37个物种，其中14个为首次报道的新基因种。临床常见菌种依次为S. sarumanii(36.0%)、S. nevei(12.6%)和S. marcescens(11.1%)，凸显传统分类方法可能存在的误判问题。

序列型多样性模式

研究将已知ST型数量扩充2倍以上，鉴定出1332个ST型，其中ST367(104株)和ST324(99株)为优势流行型。值得注意的是，64.7%的ST型仅对应单一分离株，表明沙雷菌存在极高的基因多样性。

耐药谱时序变化

研究揭示61.6%的菌株为多药耐药(MDR)，碳青霉烯耐药率自2011年起显著上升。bla_KPC-2(25.7%)、bla_SPR-1(19.2%)和bla_KPC-3(10.1%)是最常见的碳青霉烯酶基因，还发现45株菌同时携带2-3种碳青霉烯酶基因的"超级耐药"组合。

国际传播网络

通过≤21个核心基因组SNP(cgSNP)的阈值，研究鉴定出94起传播事件，包括5起跨国传播。最大的流行克隆(ST324)在美国持续传播5年，而澳大利亚的ST893克隆传播时间长达17年。质粒分析显示IncFIB(K)_1_Kpn3等复制子与bla_KPC传播显著相关。

这项研究首次系统描绘了沙雷菌的全球基因组流行病学图谱，其重要意义体现在三方面：一是揭示了沙雷菌物种多样性被严重低估的现状，为临床准确鉴定提供参考；二是阐明了碳青霉烯耐药基因的传播机制，发现IS26等移动元件在耐药传播中的关键作用；三是鉴定的跨国传播克隆为国际感染防控提供预警。研究人员特别指出，随着bla_KPC-2等耐药基因的持续扩散，建立全球性的沙雷菌耐药监测网络已刻不容缓。