纽约市三级医院耳念珠菌（Candidozyma auris）克隆内变异的整合基因组与表型分析

《Microbiology Spectrum》：Integrated genomic and phenotypic analysis of intra-clade variation in Candida auris from a New York City tertiary hospital

　　

摘要

耳念珠菌（Candidozyma）因其广泛出现、抗菌药物耐药性以及引发与高死亡率相关的严重感染和暴发的能力，构成了一项紧迫的公共卫生威胁。在本研究中，研究人员对耳念珠菌（C. auris）进行了表型和基因型表征，分析了其抗真菌药物敏感性特征，并利用全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）评估整体遗传多样性及鉴定克隆簇。研究期间（2020年7月至2025年12月），共在纽约市一家三级医院从97例患者中采集到118株耳念珠菌分离株。研究人员对所有临床分离株进行了抗真菌药物敏感性试验和全基因组测序，以表征其支特异性（clade-specific）抗真菌耐药基因及克隆内遗传变异。99%的耳念珠菌分离株表现出对氟康唑的表型耐药。对棘白菌素类药物的耐药性在7.6%（9/118）的分离株中观察到，对两性霉素B的耐药性在54.2%（64/118）的分离株中发现。全基因组测序证实所有118株分离株均属于美国疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control and Prevention, CDC）定义的支Ic（Clade Ic）。在100%（118/118）的分离株中检测到ERG11和CDR1基因的唑类药物耐药突变，92.4%（109/118）的分离株存在TAC1B基因突变，其中一例携带独特的突变组合（ERG11-Y132F、CDR1-E709D、TAC1B-A583S）。在5.9%（7/118）的分离株中鉴定出FKS1基因突变，但这些突变与棘白菌素耐药性并无一致关联。基因组分析还揭示，个体患者在整个研究期间经常携带相同菌株。此外，每年医院内同时出现多种菌株。这表明许多患者在入院时可能已经处于定植状态，而非通过院内传播获得病原体。多种具有不同耐药模式的耳念珠菌菌株的存在构成了重大的治疗挑战。基因组分型可以帮助医院了解其耳念珠菌分离株的多样性，以追踪其传播、识别潜在暴发，并确保感染控制措施的有效性。

意义

耳念珠菌（Candidozyma）是一种新出现的多重耐药真菌病原体，被美国疾病控制与预防中心（CDC）列为紧急公共卫生威胁。传统上，耳念珠菌感染被认为主要是在医院内获得，暴发通常归因于单一克隆谱系在医疗机构内传播。然而，本研究进行的基因组分析在单一支内鉴定出多个不同的遗传变异簇，提示感染并非来源于单一来源。这种基因组多样性表明，许多患者可能在入院前就已获得耳念珠菌。尽管如此，院内传播的证据明确存在，因为患者间的传播促进了不同克隆谱系在医疗环境中的扩散。这些发现强调了耳念珠菌复杂的流行病学特征，并凸显了在医院内外采取严格感染控制措施的迫切需求。

**论文解读：纽约市三级医院耳念珠菌克隆内变异的整合基因组与表型分析**

**一、研究背景与问题**

耳念珠菌（Candidozyma auris，曾用名Candida auris）是一种多重耐药的真菌病原体，自2009年首次发现以来，已在全球超过35个国家检出，构成重大公共卫生威胁。其可引发血流、伤口、泌尿道等多种感染，尤其常见于免疫功能低下患者，死亡率高。该菌主要通过医疗机构内的接触传播，能在皮肤和环境表面持久存活，常规消毒困难，易导致大规模聚集性暴发。全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）已广泛用于其耐药基因标记鉴定和暴发追踪。目前已知耳念珠菌存在六个主要遗传支（clade I–VI），支间基因组差异明显，但针对支内遗传与表型变异的研究仍十分有限。传统观点认为耳念珠菌感染以院内获得为主，暴发通常由单一克隆谱系引起，然而这种认识是否全面，特别是在同一医院内克隆内多样性如何影响传播动态，尚缺乏系统研究。因此，亟需将表型药敏试验与基因组分析相结合，深入解析支内变异、耐药机制及克隆传播规律，为医院感染控制提供更精准的依据。

**二、研究内容与意义**

本研究于2020年7月至2025年12月期间，在纽约市一家三级医院从97例住院患者中收集了118株耳念珠菌临床分离株（含82份临床标本和36份监测皮肤拭子），进行了表型抗真菌药物敏感性检测和全基因组测序，系统表征了支特异性耐药基因和克隆内遗传变异。研究发现所有分离株均属于CDC定义的Clade Ic，99%的分离株对氟康唑耐药，棘白菌素耐药率7.6%，两性霉素B耐药率54.2%。基因组分析鉴定出多个同时流行的克隆簇，表明许多患者在入院前已定植，同时院内传播也确实存在。这些发现修正了耳念珠菌单纯作为院内获得性病原体的传统认知，揭示了其复杂的流行病学特征，为医院在不同阶段实施针对性感染控制措施提供了关键的基因组学依据。

**三、主要关键技术方法**

研究人员从2020年7月至2025年12月在纽约市一家三级医院收集118株分离株。采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF）进行菌种鉴定；使用Sensititre YeastOne Y09或Y11肉汤微量稀释板进行抗真菌药敏试验，结果依据CLSI指南及CDC暂行MIC折点判读。全基因组测序采用Illumina NextSeq2000平台开展双端150 bp测序。生物信息学分析基于BugSeq云平台，应用CDC MycoSNP工作流程生成Clade I SNP距离矩阵，并采用refMLST基因逐基因比对进行流行病学分型，利用iTOL v7构建邻接系统发育树。

**四、研究结果**

**1. 表型抗真菌药物敏感性**
药敏试验结果显示，7.6%（9/118）的分离株对至少一种棘白菌素类药物（阿尼芬净、卡泊芬净、米卡芬净）耐药，且多数耐药株来自尿液标本，提示尿液环境可能促进棘白菌素耐药发展。54.2%（64/118）的分离株对两性霉素B耐药。对于唑类药物，99%的分离株对氟康唑耐药，其中一株为敏感；泊沙康唑表现出最佳的体外活性（84.7%的分离株MIC<1 μg/mL），而伏立康唑、艾沙康唑和伊曲康唑则呈现较高的MIC值。

**2. 抗真菌耐药基因型预测**
基因组分析在所有分离株中均检出ERG11（K143R）与CDR1（V704L）基因突变，92.4%的分离株携带TAC1B（A640V）突变，一例分离株携带独特的突变组合（ERG11-Y132F、CDR1-E709D、TAC1B-A583S），另在19株密切相关分离株中检出新型TAC1B-W387R突变。FKS1基因突变见于5.9%的分离株，但与棘白菌素表型耐药并不完全一致：携带R1354S和S639P/Y突变的菌株大多表现为耐药，而R1354H和S639T突变株仍保持敏感。此外，研究人员还检出M690I（位于FKS1热点3区域）等突变，提示其可能与卡泊芬净敏感性降低相关。同时，未在两性霉素B耐药株中检出ERG基因突变，表明该耐药可能涉及其他机制。

**3. 单个患者内C. auris分离株的遗传变异**
对12例多次培养阳性患者的分析显示，同一患者不同时间点分离株间的SNP距离为0–14，且间隔最长可达744天，提示同一菌株在患者体内长期持续定植或慢性感染。5例患者初始皮肤拭子中检出的克隆在15天后即出现在外周血或尿液中，证实了从皮肤定植到侵袭性感染的进展过程；4例患者血流感染克隆同时在尿路及呼吸道检出，提示多部位定植。

**4. 单家医院内C. auris分离株的遗传变异**
WGS证实118株分离株均属Clade I，其中110株归属于13个不同克隆簇，8株为独特菌株。每年医院内均有多种菌株同时流行，部分小型簇表现为时间有限的局部暴发，而大型簇（如簇1、2、4、5、6）则跨越多年持续存在，提示存在持续的院内患者间传播或反复的相同菌株引入。血流感染患者的总体死亡率高达64.3%（27/42）。

**五、讨论总结与结论**

讨论部分指出，本研究通过整合表型药敏与基因组分析，揭示了耳念珠菌Clade Ic内部的显著遗传多样性和复杂耐药格局。氟康唑耐药普遍存在，且与ERG11、CDR1及TAC1B基因突变高度相关，但携带相同突变的个别菌株仍表现敏感，说明基因型与表型并非完全对应。棘白菌素耐药主要与FKS1热点突变相关，但不同位点突变对药物敏感性的影响存在差异，且部分耐药菌株未检出已知突变，提示存在其他耐药机制。两性霉素B耐药株中未发现ERG基因突变，其机制有待进一步研究。临床上，同一菌株在患者体内持续存在并可从定植进展为侵袭性感染。院内同时流行多个遗传上不同的菌株，表明除院内传播外，社区获得和入院前定植也扮演重要角色，且不同克隆的院内传播放大了感染控制难度。研究还承认WGS在低SNP分辨率、结构变异掩盖和参考基因组偏倚等方面存在局限。

结论翻译：存在多种具有不同耐药模式的耳念珠菌菌株，会对临床医生选择合适的抗菌药物治疗方案构成挑战。了解医院环境中耳念珠菌菌株的多样性，对于制定有效的感染控制措施至关重要，这些措施包括对高风险患者进行入院前筛查、抗菌药物管理以及环境清洁规程。对耳念珠菌分离株进行基因组分析，有助于追踪多种菌株的传播并高效识别医院内的暴发。