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非洲分枝杆菌（Mycobacterium africanum）在西非高达一半的结核病病例中负有责任，包含四个亚谱系。在首次描述非洲分枝杆菌并开展本研究的塞内加尔，其基因组多样性仍未得到描述。
研究人员通过全基因组测序（Whole Genome Sequenci
非洲分枝杆菌（Mycobacterium africanum）在西非高达一半的结核病病例中负有责任，包含四个亚谱系。在首次描述非洲分枝杆菌并开展本研究的塞内加尔，其基因组多样性仍未得到描述。
研究人员通过全基因组测序（Whole Genome Sequencing, WGS）鉴定出1株非洲分枝杆菌L5谱系分离株和50株L6谱系分离株，其中以L6.1.1亚谱系为主（24/50，43.7%），分布于塞内加尔八个地区中的七个。达喀尔地区汇集了所有亚谱系（L5.3、L6.1、L6.1.1、L6.1.3、L6.2.3、L6.3.1、L6.3.2、L6.3.3、未分类L6），仅缺少L6.2亚谱系。进一步的单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs）分析显示，L6谱系分离株之间存在显著的遗传多样性，平均值为668.54（±239.61），中位数为465个SNP（四分位距=400，中位数绝对偏差：163.09）。根据世界卫生组织《结核分枝杆菌复合群突变目录及其与耐药性的关联》，WGS预测16株菌株具有抗生素耐药性。比较药敏试验（Drug Susceptibility Testing, DST）与WGS结果，在19株经过DST检测的菌株中显示出完全一致性。
本研究凸显了塞内加尔非洲分枝杆菌的多样性，包括谱系内基因组变异和预测的抗菌药物耐药性。在缺乏耐药相关变异的情况下存在同义突变，提示基于WGS的耐药预测应谨慎解读。
论文解读
一、研究背景与研究目的
结核病（Tuberculosis, TB）仍是全球重大公共卫生威胁，而非洲分枝杆菌（Mycobacterium africanum）作为结核分枝杆菌复合群（Mycobacterium tuberculosis complex, MTBC）的重要成员，在西非地区可占结核病病例的半数。非洲分枝杆菌于20世纪60年代初首次在塞内加尔被描述，目前已在12个非洲国家有报道，包括L5（西非1型）、L6（西非2型）以及近期通过系统发育分析新鉴定的L9和L10谱系。然而，尽管塞内加尔是非洲分枝杆菌的首个发现地，且既往基于间隔寡核苷酸分型（spoligotyping）技术的研究已提示L6谱系在该国占主导地位，但至今缺乏基于全基因组测序（WGS）的深入分析。此前的研究数据未能充分揭示该国非洲分枝杆菌的精细基因组结构、亚谱系分布格局及耐药特征。因此，开展基于WGS的系统性研究，对于阐明塞内加尔非洲分枝杆菌的基因组多样性、地理分布结构及耐药状况具有重要的科学意义和公共卫生价值。
二、研究内容与主要结论
研究人员对2010至2015年间从塞内加尔八个地区（达喀尔、济金绍尔、坦巴昆达、久尔贝勒、圣路易、科尔达、捷斯、塞迪乌）收集的549份痰标本中分离获得的51株非洲分枝杆菌分离株进行了全基因组测序分析。研究首次在塞内加尔鉴定出1株L5谱系分离株（L5.3亚谱系）以及50株L6谱系分离株，其中L6.1.1亚谱系占主导（24/50，43.7%）。此外还发现了一个新型L6亚谱系（未分类L6，n=7），该新型亚谱系在三个毗邻河流的地区被检出。SNP分析揭示了L6谱系内部显著的遗传多样性，平均每基因组561.45个SNP，中位数为465（MAD=163.09）。在耐药预测方面，WGS预测16/51（31.4%）的分离株对至少一种抗生素耐药，但其中仅4株携带与已知耐药相关变异一致的突变。值得注意的是，约50%的WGS检出变异为同义突变，与耐药表型无直接关联。对19株进行药敏试验（DST）的菌株，WGS预测结果与表型结果完全一致。地理分布分析显示达喀尔地区汇集了9个亚谱系中的8个，而坦巴昆达地区虽仅5株分离株却涵盖4个亚谱系，表现出最高的遗传多样性（中位SNP距离783）。所有分离株的两两SNP距离均远高于Walker等提出的12 SNP近期传播阈值（最小距离58 SNP），提示不存在近期传播事件。
三、主要关键技术方法
研究人员采用了以下关键技术方法：全基因组测序（WGS）使用Illumina MiSeq v4和NovaSeq平台完成；生物信息学分析使用TB-Profiler进行序列比对（以H37Rv为参考基因组）、谱系分配和全基因组变异检测；使用FastQC和Trimmomatic v0.39进行读段质量控制与修剪；使用bcftools进行SNP过滤（仅保留主要变异以排除测序错误）；排除PE/PPE基因家族和重复区域等已知问题区域后进行SNP分析；使用Mugsy 1.2.3进行多序列比对，IQ-TREE2 2.2.0以最大似然法构建系统发育树（GTR模型，1000次自举检验）；使用TYGS网络工具计算DNA-DNA杂交（dDDH）值；耐药变异解读依据世界卫生组织《结核分枝杆菌复合群突变目录》。样本来源于塞内加尔达喀尔Aristide Le Dantec大学教学医院分枝杆菌学实验室2010-2015年常规收集的痰标本。
四、研究结果
非洲分枝杆菌分离株的鉴定与分型
51株非洲分枝杆菌分离株经WGS成功测序，TB-Profiler以塞内加尔菌株ATCC 25420基因组为参考完成菌株鉴定。分离株归属于10个亚谱系，包括L5.3（n=1）和L6谱系的9个亚谱系：L6.1.1（n=24，43.7%）、L6.1.3（n=7，12.7%）、未分类L6（n=7，12.7%）、L6.3.1（n=5，9.1%）、L6.1（n=3，5.5%）以及L6.2、L6.2.3、L6.3.2、L6.3.3各1株。系统发育分析显示未分类L6和L6.1分离株呈散在分布，未形成独立聚类。L6谱系内SNP分析显示平均每基因组561.45个SNP，中位数465（MAD=163.09），提示分布存在轻微不对称性。原始数据已提交至GenBank（项目编号PRJNA1441484）。
基于WGS的抗生素敏感性谱分析
WGS预测16/51（31.4%）分离株对至少一种抗生素耐药，包括1株L5.3分离株的利福平单耐药、1株L6.1.1分离株的乙硫异烟胺单耐药、3株（L6.2.3、L6.3.1、L6.1）链霉素单耐药、7株（未分类L6两株和L6.3.1五株）乙胺丁醇单耐药、2株L6.3.1同时对乙胺丁醇和链霉素耐药、1株L6.2对异烟肼和链霉素耐药，以及1株被预测为耐多药（对利福平、异烟肼、阿米卡星、卡那霉素和卷曲霉素耐药）。embC基因Ala307Thr突变最为常见，占耐药菌株的56.3%。但根据WHO突变目录，仅4株携带已知耐药相关变异：1株为RR-TB（利福平耐药结核病），1株为HR-TB（异烟肼耐药结核病），2株携带链霉素耐药相关突变。其余菌株仅显示同义替换或目录中未关联表型耐药的突变。既往被报告为耐多药的SN48菌株应重新归类为RR-TB。19株经DST检测的菌株中，16株与WGS预测一致，包括15株敏感菌株和1株链霉素耐药菌株（携带* rpsL* Lys43Arg突变，测序深度26×，突变频率100%），表型数据与WHO目录解读高度一致。
亚谱系和耐药性的地理分布
51株分离株的地理分布为：达喀尔（n=29，56.4%）、济金绍尔（n=5，10.9%）、坦巴昆达（n=5，9.1%）、久尔贝勒（n=4，7.3%）、圣路易（n=3，7.3%）、科尔达（n=2，3.6%）、捷斯（n=2，3.6%）、塞迪乌（n=1，1.8%）。达喀尔地区涵盖8个亚谱系，L6.1.1占该地区分离株的45%。坦巴昆达5株分离株分属4个亚谱系。手动验证确认所有未分类L6分离株在相应基因组位置具有足够的读段覆盖度但缺乏L6亚谱系定义SNP，排除了低测序深度导致的漏检。对≥4株分离株的四个地区进行SNP分析：坦巴昆达中位遗传距离最高（783），内部变异较低（MAD=117.13）；久尔贝勒离散度最大（IQR=475.5；MAD=343.22）；达喀尔呈中等水平（IQR=480；MAD=217.94）；济金绍尔遗传多样性最低（中位数441，IQR=25.2），菌株间亲缘关系密切。所有地区均未显示近期传播证据，最小两两距离为58 SNP。预测耐药菌株分布于五个地区（62.5%）：坦巴昆达（3/5，60%）、科尔达（1/2，50%）、达喀尔（10/29，34.5%）、久尔贝勒（1/4，25%）、济金绍尔（1/5，20%）。达喀尔地区耐药菌株以L6.1.3亚谱系为主（6/10，60%）。
五、讨论与结论
讨论部分指出，本研究通过WGS分析确认了非洲分枝杆菌在其起源国塞内加尔的流行状况，L6.1.1亚谱系占分析分离株的98%，与西非既往报道的基因组多样性一致。研究新增了L5谱系和一个新型L6亚谱系，表明塞内加尔非洲分枝杆菌的基因组景观尚未完全阐明。新型L6亚谱系在三个毗邻河流的地区被检出，提示可能存在环境或生态学特征关联。既往研究已报道非洲分枝杆菌的地理结构化，本研究虽未覆盖塞内加尔河地区，但同样发现区域间基因组多样性差异。达喀尔地区多样性最高可能受首都吸引效应偏倚影响。坦巴昆达地区多样性最高，该地区面积广阔、生态系统多样且为多民族历史交汇地。研究注意到坦巴昆达地区多数菌株的embC基因存在同义突变，该地区植物经细菌发酵可产生丁醇（乙胺丁醇的天然同系物），提示局部生态系统中可能存在预测丁醇耐药的非洲分枝杆菌。所有分离株的两两遗传距离均远超Walker阈值，提示传播动态以多样化循环谱系为特征而非近期传播事件。本研究估算非洲分枝杆菌在MTBC中的流行率为9%，显著低于1976年Diop等报道的21%，也与2024年估计的7.4%一致，这种下降趋势在邻国马里也有观察到，但其究竟是诊断低估所致还是非洲分枝杆菌被其他谱系逐步替代的真实趋势，仍有待研究。L5谱系在塞内加尔的罕见检出与邻国分布格局一致。研究结论强调，塞内加尔非洲分枝杆菌存在显著的谱系内基因组变异和预测的抗菌药物耐药性，其种群呈现地理结构化特征；在缺乏耐药相关变异的情况下存在同义突变，提示基于WGS的耐药预测应谨慎解读。研究呼吁采用"一体化健康"（One Health）方法进一步调查非洲分枝杆菌在塞内加尔及西非的自然动态，以改善这一被忽视病原体的监测和预防。
