《The Lancet Microbe》：Phylogeographical structure and genetic introgression in
Salmonella enterica serotype Napoli: a genomic epidemiology study
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**背景**
肠炎沙门菌血清型Napoli（S Napoli）是一种非伤寒沙门菌血清型，自20世纪90年代中期以来在意大利、瑞士和法国持续出现，其独特的流行病学特征提示环境在该菌传播中发挥作用。然而，S Napoli的基因组学特征尚未得到充分解析；因此，研究人
**背景**
肠炎沙门菌血清型Napoli（S Napoli）是一种非伤寒沙门菌血清型，自20世纪90年代中期以来在意大利、瑞士和法国持续出现，其独特的流行病学特征提示环境在该菌传播中发挥作用。然而，S Napoli的基因组学特征尚未得到充分解析；因此，研究人员旨在为S Napoli监测提供一个稳健的基因组学框架。
**方法**
在这项基因组流行病学研究中，研究人员对来自四个欧洲国家（意大利、瑞士、法国和西班牙）国家监测系统的1145株S Napoli分离株进行了短读长测序，并额外补充了175个基因组（174个已发表，1个未发表）。研究人员使用EnteroBase核心基因组多位点序列分型（core genome multilocus sequence typing, cgMLST）方案及其关联的分层聚类（Hierarchical Clustering）算法，以及基于单核苷酸变异（single nucleotide variant, SNV）的系统发育分析、ResFinder、PlasmidFinder和RefSeq基因组等基于基因组的生物信息学方法，以表征种群结构、抗菌药物耐药性（antimicrobial resistance, AMR）流行率以及不同遗传谱系间的基因含量差异。
**结果**
研究人员分析了1320个S Napoli基因组，采集时间介于1945年4月至2022年9月14日，来源包括人类（n=1088，82.4%）和非人类（n=232，17.6%）样本，分布于意大利（n=317，24%）、瑞士（n=181，13.7%）、法国（n=773，58.5%）和西班牙（n=48，3.6%）。分析结果证实，S Napoli患病率的上升是由cgMLST超谱系HC2000_1289内的一个单一单系血清型驱动的。然而，该血清型展现出相当大的遗传多样性（15个谱系分属12个HC900簇）、显著的空间结构，以及较低的AMR决定因子频率（2%）。研究人员还检测到S Napoli与同域分布且亲缘关系密切的肠炎沙门菌血清型Veneziana之间存在遗传渐渗。
**结论**
与全球化为其带来均质化效应的成功非伤寒沙门菌血清型不同，S Napoli形成被地理距离隔离的独特谱系。本研究提示，S Napoli以地理结构化的集合种群持续存在并导致局部人类感染，这可能反映了农业产业化兴起之前沙门菌的自然生态学。未来研究应调查S Napoli的环境储存库和传播途径。
**资助**
Fondation Le Roch-Les Mousquetaires、Institut Pasteur、Santé publique France、Investissement d’Avenir programme、Laboratoire d’Excellence ‘Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases’、以及Institute of Health Carlos III ‘Acción Estratégica de Salud Intramural’。
**背景与问题**
肠炎沙门菌血清型Napoli（S Napoli）是一种非伤寒沙门菌，自20世纪90年代中期起在欧洲多个国家，特别是意大利、瑞士和法国，感染病例持续上升。不同于多数食源性非伤寒沙门菌感染，S Napoli感染多为散发性、来源不明，且高发于2岁以下儿童与65岁以上成人；其季节高峰（6–10月）与环境检出一致，提示环境传播而非商业化动物产品是主要暴露途径。然而，该血清型的自然储存宿主始终未被识别。此前基于小规模菌株（n=25–182）的脉冲场凝胶电泳或全基因组测序研究未能厘清欧洲范围内S Napoli的种群亲缘关系，导致人类感染与潜在来源的关联无法确认，严重制约了溯源调查。因此，研究人员开展这项大规模基因组流行病学研究，旨在建立S Napoli的稳健基因组框架，解析其种群结构、系统发育地理格局及基因渐渗特征。
**研究内容与结论**
研究人员收集了跨越77年（1945年4月至2022年9月）的1320个S Napoli基因组，包括来自法国、意大利、瑞士和西班牙四国国家监测系统的1145株新测序基因组，以及174个已发表基因组和1个未发表基因组，并纳入13个相关血清型菌株作为外群。研究确认了S Napoli为cgMLST超谱系HC2000_1289内的单系群，呈现显著遗传多样性（15个谱系、12个HC900簇）和强烈的地理空间结构，且AMR决定子频率仅为2%。此外，研究人员检测到S Napoli与其同域近缘血清型Veneziana之间发生遗传渐渗，涉及毒力岛和CRISPR免疫系统区域。研究发表于《The Lancet Microbe》。
**主要关键方法**
研究人员对1145株分离株进行短读长测序（Illumina NextSeq 500），并选取12株进行长读长测序（Oxford Nanopore Technologies、PacBio），获得13个完整基因组（包括质粒）。使用EnteroBase的Salmonella cgMLST v2方案（3002个位点）及Hierarchical Clustering算法进行聚类；采用Snippy比对、Gubbins去除重组、RAxML构建最大似然系统发育树；利用ResFinder鉴定获得性耐药基因，PlasmidFinder鉴定质粒复制子；结合比较基因组与泛基因组分析，并分析CRISPR-Cas结构与间隔序列。样本来源包括Institut Pasteur、Instituto de Salud Carlos III、Istituto Superiore di Sanità、University of Zurich和ANSES（法国）等。
**结果摘要**
**基因组数据集与系统发育框架**
研究人员基于3991个cgMLST HC2600_104基因组（EnteroBase，2024年4月）确认S Napoli的单系性，仅存在于HC2000_1289超谱系。本研究的1320个基因组覆盖了已知S Napoli全球多样性。S Napoli内部鉴定出12个HC900簇，进一步细分为31个HC400簇和55个HC200簇，并划分出两个分支（N1、N2），共15个谱系，其中7个谱系在1990年前已有采样记录。
**地理结构与谱系分布**
系统发育地理分析显示，主要谱系在四国呈强区域化分布。例如谱系20879主导意大利北部、中部及瑞士；谱系1450主见于意大利南部（坎帕尼亚和拉齐奥），包含1945年历史分离株；谱系1543b广泛分布于意大利北部、瑞士提契诺州和苏黎世及法国东部；谱系1543c限于西班牙北部海岸；谱系1543a主要在法国西部。即使在HC200和HC50水平，谱系仍显示局部地理聚集，例如法国西部La Rochelle和Ré岛存在集中分布的HC200_140623簇。人类与非人类分离株的空间分布一致，排除来源混杂效应。
**耐药决定子**
在1320株中仅27株（2.0%）携带23个AMR基因，其中22个为质粒介导，1个为染色体突变（gyrA_D87G）。值得注意的是检出1株产碳青霉烯酶菌株（blaOXA-48）和3株产超广谱β-内酰胺酶菌株（blaCTX-M-1、blaCTX-M-15）。耐药基因的低频率与S Napoli有限接触抗生素选择压力相符。
**泛基因组与功能基因**
基于1191个高质量装配的泛基因组分析鉴定出10739个基因，其中核心基因3752个（≥99%），壳基因721个，云基因6120个。辅助基因含量与系统发育密切相关，但不受分离来源或国家（在跨国谱系1543a中）影响。金属和杀菌剂抗性基因数量（20个）少于肠炎沙门菌血清型Typhimurium和Enteritidis（25个）。毒力因子共151个，其中133个为核心；六个核心毒力岛（SPI-1、SPI-2、SPI-4、SPI-9、SPI-12、SPI-18）和五个辅助毒力岛（SPI-3、SPI-5、SPI-6、SPI-11、SPI-13）均被检出。特定谱系存在候选环境适应基因：谱系1450和107023缺失bcf操纵子，谱系1543c携带SPI-6和saf操纵子。
**重组与遗传渐渗**
通过全基因组重组检测，研究人员定位到三个主要重组区域。区域2（188,605 bp）包含SPI-5、csg和flg基因簇，区域3（218,909 bp）包含SPI-1和CRISPR-Cas系统。区域2和区域3的系统发育与全基因组树拓扑不一致，显示S Veneziana与S Napoli不同谱系分别聚支，证明二者间存在遗传渐渗。
**CRISPR-Cas多样性与渐渗证据**
大多数S Napoli谱系携带完整的LT2型CRISPR结构，而谱系1543b和20879携带缺失的Ty2型结构。间隔序列分析显示，1543b和20879与S Veneziana的间隔序列100%一致，而与其他S Napoli谱系无共享间隔；这进一步支持在CRISPR/SPI-1区域发生的渐渗事件。
**讨论与结论**
本研究首次系统描绘了S Napoli在其流行区域内的系统发育地理格局，为流行病学调查提供了基线。S Napoli的15个基础谱系在欧洲表现出显著地理隔离，且在精细分辨率下同样清晰，表明其具有长期地方性持续存在和亚群间迁移受限的特征。本研究将S Napoli的流行区域扩展至西班牙，并鉴定出其为一个独特的新分支。需指出，本研究主要局限是缺乏野生动物样本。未来需通过病例对照研究识别风险因素，并通过对生态系统中潜在储存宿主的大规模采样确定储源。研究结论翻译如下：
与全球化为其带来均质化效应的成功非伤寒沙门菌血清型不同，S Napoli形成被地理距离隔离的独特谱系。本研究提示，S Napoli以地理结构化的集合种群持续存在并导致局部人类感染，这可能反映了农业产业化兴起之前沙门菌的自然生态学。未来研究应调查S Napoli的环境储存库和传播途径。
