《Antibiotics》：Genomic Diversity, Antimicrobial Resistance, and Mobile Genetic Elements in Clinical Isolates of the Stenotrophomonas maltophilia Complex from a University Hospital in Thailand: A Whole-Genome Sequencing Study
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背景/目的：嗜麦芽窄食单胞菌复合体（Stenotrophomonas maltophilia complex，Smc）是一类具有显著抗菌药物耐药性和基因组多样性的机会性细菌。本研究调查了泰国某大学医院临床Smc分离株的抗菌药物敏感性和基因组特征。方法：50株临
背景/目的：嗜麦芽窄食单胞菌复合体（Stenotrophomonas maltophilia complex，Smc）是一类具有显著抗菌药物耐药性和基因组多样性的机会性细菌。本研究调查了泰国某大学医院临床Smc分离株的抗菌药物敏感性和基因组特征。方法：50株临床分离株接受了基于肉汤微量稀释法的抗菌药物敏感性试验以及全基因组测序（whole-genome sequencing，WGS）。分析内容包括平均核苷酸一致性（average nucleotide identity，ANI）、数字DNA–DNA杂交（digital DNA–DNA hybridization，dDDH）、多位点序列分型（multilocus sequence typing，MLST）、耐药性和毒力相关基因筛查、可移动遗传元件（mobile genetic elements，MGEs）预测以及基于单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）的系统发育分析。结果：49株分离株被鉴定至8个物种，其余1株无法在物种水平上解析，被鉴定为Stenotrophomonas sp。主要类群为S. maltophilia和S. sepilia（各14株），其次为S. hibiscicola（12株）。分别有14%和16%的分离株对甲氧苄啶-磺胺甲噁唑（trimethoprim–sulfamethoxazole，SXT）和左氧氟沙星（levofloxacin，LVX）耐药。36株分离株（72%）未被分配至基于七位点MLST的现有序列型（sequence type，ST）。系统发育分析解析出8个主要分支，与已报道的物种相对应。耐药相关注释包括氨基糖苷类修饰酶、β-内酰胺酶以及外排相关蛋白。预测的可移动遗传元件在分离株间存在差异。结论：这些发现描述了泰国某单一医院临床Smc分离株集合中的基因组多样性和抗菌药物敏感性。它们为基因组监测及耐药相关特征的研究提供了基础。需要更广泛的样本采样和功能验证，以确立所预测基因组特征的临床意义。
**研究背景与意义**
嗜麦芽窄食单胞菌复合体（Stenotrophomonas maltophilia complex，Smc）是临床重要的机会性病原体，主要引起免疫功能低下患者的感染，其中包括病死率较高的严重血流感染。该复合体因具有内在性抗菌药物耐药机制（外膜通透性降低、外排泵及抗生素灭活酶）并依赖生物膜形成而难以治疗。其成员广泛分布于土壤、水体、植物相关环境及医疗环境，在医院环境中可引发医源性感染。Smc包含近缘分类群与遗传差异显著的谱系，物种边界仍在持续修正，表型异质性突出，常规鉴定与分型方法的分辨率不足。在泰国，Smc已被报道为非发酵革兰阴性菌中重要的医源性感染病原体，但基于全基因组测序（whole-genome sequencing，WGS）的临床分离株研究仍十分有限。为此，研究人员对泰国孔敬大学Srinagarind医院50株临床Smc分离株开展WGS与表型药敏试验，结合多位点序列分型（multilocus sequence typing，MLST）、耐药与毒力相关基因分析、可移动遗传元件（mobile genetic elements，MGEs）预测及系统发育重建，以阐明其基因组多样性与耐药特征，为泰国当地的基因组监测与感染防控提供证据。
**关键技术与方法**
本研究采用的关键技术方法为：肉汤微量稀释法最低抑菌浓度（minimum inhibitory concentration，MIC）测定；Illumina NovaSeq 6000平台双端150 bp测序与Unicycler从头组装；基于FastANI的ANI分析和基于TYGS的数字DNA–DNA杂交（digital DNA–DNA hybridization，dDDH）的基因组物种界定；七位点MLST；ABRicate与BV-BRC耐药/毒力相关基因筛查；以S. maltophilia ATCC 13637为参考的Snippy核心SNP分析联合IQ-TREE最大似然法系统发育推断；以及ISEScan、IslandPath-DIMOB、PhiSpy和CRISPRCasFinder对插入序列（insertion sequences，IS）、基因组岛（genomic islands，GI）、前噬菌体及CRISPR-Cas的预测。样本队列为2025年8月至2026年2月期间Srinagarind医院50例患者的非重复临床分离株。
**研究结果**
2.1 分离株特征、基因组物种界定与抗菌药物敏感性
50例患者平均年龄58±24岁（1个月至92岁），男性占70%。49株分离株被界定至8个物种：S. maltophilia与S. sepilia各14株、S. hibiscicola 12株、S. pavanii与S. geniculata各3株、S. oleivorans、S. muris与S. thermophila各1株；1株（SMTH28）与最近参考株S. oleivorans V129的ANI为94.41%、dDDH为53.8%，均未达到物种界定阈值（ANI≥95%、dDDH≥70%），故鉴定为Stenotrophomonas sp。全部50株经MALDI-TOF MS均被报告为S. maltophilia，与WGS界定结果的物种水平一致率仅28.6%。MLST鉴定出14个已知ST（ST122、ST148、ST223、ST365、ST621、ST664、ST666、ST791、ST937、ST968、ST1080、ST1147、ST1162、ST1231），各见于1株，36株（72%）未被分配ST。药敏结果显示，对SXT敏感者43株（86%）、耐药7株（14%）；对LVX敏感35株（70%）、中介7株（14%）、耐药8株（16%）；其余22种药物因缺乏CLSI折点仅报告MIC分布。
2.2 基因组特征与功能注释
50个draft基因组组装平均测序深度为134×，平均总长4,461,537 bp，平均N50为232,724 bp，平均GC含量为67%，平均预测CDS为4157个。RASTtk功能子系统分析显示，平均每个分离株含276个子系统、1763个基因，其中代谢（92±2个子系统、640±35个基因）、蛋白质加工（43±1、229±16）及应激反应、防御与毒力（31±1、133±8）占比最高，分别占33%、16%和11%。耐药相关注释涵盖抗生素激活酶（如katG）、抗生素灭活酶（aac、aph、ant、bleMBL、blaL1/L2家族）、药物靶标基因、药物靶标保护蛋白（qnrB家族）、药物靶标替代蛋白（fabV、dfrA1、sul1、sul2）及外排相关组分（macA、macB、mexPQ-opmE、qacE/qacEΔ
1、smeABC、smeDEF等）；毒力注释中Victors在42株（84%）中检出。需要指出，上述结果均为基于序列相似性的注释，未确定基因表达、耐药相关变异或完整外排系统。
2.3 基于SNP的系统发育关系
58个基因组（50株临床分离株及8个参考基因组）的SNP分析解析出8个主要分支，与WGS物种界定结果一致：第1分支S. muris（n=2）、第2分支S. pavanii（n=4）、第3分支S. sepilia（n=15）、第4分支S. thermophila（n=2）、第5分支S. hibiscicola（n=13）、第6分支S. oleivorans与Stenotrophomonas sp SMTH28（n=3）、第7分支S. geniculata（n=4）、第8分支S. maltophilia（n=15）。SMTH28虽与S. oleivorans同归于第6分支，但该分组不改变物种界定结论。1653个成对比较的中位SNP距离为208,502个（IQR 173,371–223,972），该描述性数值受跨远缘分支比较主导；分支内中位距离为28,667至149,254个SNP。研究据此仅描述宽泛的系统发育关系，未推断近期传播，未识别传播簇或患者间传播事件。
2.4 预测的可移动遗传元件与CRISPR–Cas特征
50个基因组共预测出421个IS（平均8.42个/基因组），以IS3（n=192）、IS110（n=90）和IS21（n=52）家族最常见；33株（66%）含54个GI（平均1.64个/阳性基因组）；46株（92%）含108个前噬菌体区域（平均2.35个/阳性基因组）。CRISPRCasFinder共鉴定324个低置信度候选CRISPR位点（证据水平1–2），35株（70%）检出Cas基因簇，注释均为cas3_TypeI和/或cas3a_TypeI相关；未检出证据水平3或4的阵列，故未确立完整I型系统、亚型或功能免疫。
**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究存在若干局限：50株分离株来自单一医院，限制了结论向其他机构和地理区域的推广；临床元数据不足以区分定植与感染，亦无法评估治疗暴露与结局；短读长draft组装可能无法完整解析重复区域、RNA基因、质粒及可移动元件边界；以单一S. maltophilia参考基因组进行映射可能影响SNP距离；基因注释与MGE预测不能确立耐药机制、毒力或水平基因转移，AMR基因与MGE的物理共定位亦未确立。药敏方面，多数分离株对SXT和LVX敏感，但各基因组界定类群间耐药频率存在差异，且因各组样本量小、折点仅针对S. maltophilia制定而限制了比较与解释。
研究结论为：本研究表征了来自泰国某大学医院50株临床Smc分离株的抗菌药物敏感性与基因组特征。49株被鉴定至8个物种（S. maltophilia、S. hibiscicola、S. sepilia、S. geniculata、S. pavanii、S. oleivorans、S. muris和S. thermophila），其余1株无法在物种水平解析，被鉴定为Stenotrophomonas sp。基于SNP的系统发育解析出8个宽泛分支。对SXT和LVX耐药的分离株分别占14%和16%。MLST鉴定出14个已知ST谱，36株（72%）未被分配ST。耐药相关注释广泛存在，预测的可移动遗传元件在分离株间存在差异。这些描述性发现提供了区域性基因组数据，并支持进一步的分离株水平基因型–表型关联研究、物种特异性系统发育分析以及泰国临床Smc分离株中耐药机制与MGE特征的功能验证。
