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    邵逸夫研究團隊nature子刊發文:建立追蹤頭狀葡萄球菌多重耐藥菌新方法

    2022-07-28 1077

    邵逸夫研究團隊nature子刊發文:建立追蹤頭狀葡萄球菌多重耐藥菌新方法

    文章來源:感染科 王楨干/陳衍   2022727

    2022722日,浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院感染科俞云松/陳衍課題組在《Nature Communications》發表題為《Development of a novel core genome MLST scheme for tracing multidrug resistant Staphylococcus capitis》的研究論文。該研究首次建立了頭狀葡萄球菌核心基因組多位點分型(cgMLST)系統,并且利用此分子分型流程發現利奈唑胺耐藥頭狀葡萄球菌已經廣泛傳播,對臨床產生了重要威脅。

        頭狀葡萄球菌(Staphylococcus capitis)是一種常見的凝固酶陰性葡萄球菌,因常分離于人類的頭、面、頸部而得名。該菌作為一種條件致病菌可導致各種嚴重感染,如乳腺炎、復雜皮膚軟組織感染、人工關節感染、心內膜炎、起搏器相關感染、新生兒醫院獲得性遲發性膿毒癥等。

    核心基因組多位點分型系統(cgMLST)是微生物領域常用的分型系統,具有分辨率高、操作簡單、運行效率高、標準化等優點。既往的cgMLST建立策略存在納入核心基因數量不多、核心基因準確率低等問題。針對這些問題,課題組使用了泛基因組分析軟件Panaroo,并應用了3個不同的基因組集:初始基因組集用于構建初始核心基因組,驗證基因組集用于篩選核心基因,檢驗基因組集用于檢驗cgMLST系統。課題組從公共基因組數據庫中收集頭狀葡萄球菌基因組,經過質控后作為初始基因組集。對初始基因組集進行核心基因組分析,確定初始核心基因組,接著進行初步篩選和驗證基因組集篩選后最終建立包含1492個基因的cgMLST系統。

    為了驗證該cgMLST系統,課題組收集所有利奈唑胺耐藥頭狀葡萄球菌的基因組作為檢驗基因組集,納入菌株包括分離自杭州、上海和哈爾濱的菌株。檢驗基因組集與驗證基因組集共同進行cgMLST分析(圖一)和基于核心基因組SNP的系統發育分析(圖二)。

    圖一 驗證基因組集和檢驗基因組集的cgMLST分析結果

     

    盡管菌株之間時空差異很大,絕大多數利奈唑胺耐藥頭狀葡萄球菌均屬于同一克隆,我們將這一克隆命名為L克隆。其他菌株在cgMLST分析結果中可以大致區分為4個主要克隆,將其命名為克隆A、克隆B、克隆C和克隆D。(圖一)

    圖二 驗證基因組集和檢驗基因組集的系統發育樹及耐藥基因分布情況

     

    結果證實,基于核心基因組SNP的系統發育分析的區分結果與cgMLST結果一致。(圖二)大部分L克隆菌株攜帶cfr耐藥基因(介導利奈唑胺耐藥),該基因由質粒pLZD8_2攜帶,并且只存在于L克隆中。另外,這些菌株中23S rRNA多拷貝突變(G2576T、C2104T)也是利奈唑胺耐藥機制之一。(圖二)

    利奈唑胺耐藥的頭狀葡萄球菌在我國已有不少報道,但缺乏多中心菌株的親緣關系分析研究。我們的cgMLST分析鑒定發現了重要耐藥克隆L克隆。雖然L克隆目前只發現于中國,但在One health背景下,多重耐藥菌跨種屬、跨國境傳播已經成為全球性的危機,亟需進行更大范圍的國際間的流行病學調查來監測L克隆的全球性流行和傳播。在完善的cgMLST系統的幫助下,我們可以更好地監測多重耐藥頭狀葡萄球菌克隆播散情況。

        綜上,在本研究中課題組開發并建立了頭狀葡萄球菌cgMLST系統,揭示了利奈唑胺耐藥頭狀葡萄球菌的克隆傳播和耐藥機制,為多重耐藥病原體的流行病學監測提供了可靠的分子分型工具。

        浙江大學醫學院感染病學博士研究生王楨干、顧超(嘉興市第一醫院呼吸科)和浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院感染科孫璐博士為本文的共同第一作者,浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院俞云松教授、陳衍副主任醫師為本文的共同通訊作者。該課題的開展依托于浙江省微生物技術與生物信息研究重點實驗室等研究平臺。

     

     

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