越南中部地区肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）对β-内酰胺类抗生素产生耐药性的遗传背景的基因组分析：β-内酰胺类抗生素耐药性的增加及pbp2x基因的动态变化

《Tropical Medicine and Health》：Genomic analysis of the genetic background underlying Streptococcus pneumoniae beta-lactam nonsusceptibility in central Vietnam: increased beta-lactam nonsusceptibility and dynamics of the pbp2x gene

肺炎链球菌多重耐药性与pbp2x基因重组关联性研究，通过WGS分析发现越南中部儿童分离株中19F血清型（ST320）和6群（ST13223）存在显著基因组差异，其中ST13223的pbp2x基因重组（15.5kb和6.4kb区间）导致高MIC值，携带pbp2x 16等位基因的菌株对青霉素、头孢他啶和美罗培南组合耐药（p<0.0001），但与住院时长无显著关联。

　　

摘要

背景

我们之前报告称，在越南五岁以下的儿童中，肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae，简称SP）19F血清型和6血清型的携带率异常高，这些菌株对多种β-内酰胺类抗生素具有抗性。多基因位点序列分型分析显示，19F血清型和6血清型菌株中分别以两个主要谱系ST320和ST13223为主。研究抗性基因型与临床结果之间的关联有助于优化患者护理或开发新的诊断测试方法。

方法

我们对从这两个主要谱系及其相关菌株中随机选取的SP菌株进行了全基因组测序（WGS）。使用CLC Genomics Workbench 7.5.1版本进行了FASTQ质量控制和新基因组组装。使用DFAST（DDBJ快速注释和提交工具）对草图基因组序列进行了注释，从而确定了血清群/血清型、三种主要青霉素结合蛋白的序列以及序列类型。使用MUMmer 3.23版本对草图序列进行了比对，并使用Gubbins 2.4.1版本识别了可能的重组事件和排除重组区域的系统发育关系。最后，评估了检测到的抗性基因型与急性呼吸道感染患者住院时间之间的关联。

结果

WGS分析显示（19F血清型/ST320，n=22；6血清型/ST13223，n=13；与ST13223密切相关的菌株，n=4），6血清型/ST13223菌株与19F血清型/ST320菌株在基因组多样性和抗菌敏感性方面存在显著差异，尤其是6血清型/ST13223菌株具有较高的重组倾向。在6血清型/ST13223菌株中观察到的23个重组事件中，只有跨越pbp2x区域（15.5 kb和6.4 kb）的重组事件与多种β-内酰胺类抗生素的高MIC值相关。部分ST13223菌株和所有ST320菌株携带相同的pbp2x等位基因16，该等位基因与对青霉素、头孢噻肟和美罗培南组合的抗性缺失显著相关（p<0.0001；比值比11.5；95%置信区间[CI] 3.35–39.3）。该pbp2x等位基因的存在与住院时间延长之间没有显著关联（p=0.6123）。

结论

我们发现，越南中部地区 circulating 的SP菌株对多种β-内酰胺类抗生素的广泛抗性主要由pbp2x基因的动态变化驱动。然而，抗性的pbp2x等位基因对临床结果的影响很小。