诺禾致源合作客户在微生物领域的文章发表第二弹出自中国疾控中心的周海健老师发表的关于肺炎克雷伯菌cgMLST分型方法的建立和评价，这是国内首个基于全基因组测序的cgMLST分型方法的应用，诺禾致源成员作为文章的共同作者，在本研究中承担了此次研究的信息分析工作，不明真相的筒子们赶紧来围观吧~
发表单位：中国疾病预防控制中心传染病预防控制所，传染病预防控制国家重点实验室，北京诺禾致源科技股份有限公司
期刊：FrontiersinMicrobiology
IF：4.
测序方法：HiSeqPE，构建bp和2kbp文库
研究背景
肺炎医院感染病原菌之一，能引起多种人类疾病，例如尿路感染、呼吸道感染、败血症、化脓性肝脓肿、原发性骨髓炎等，多耐药性菌株的不断增加常导致临床抗菌药物治疗的失败和病程迁延，而且β-内酰胺类、碳青霉烯类、粘菌素类等抗生素耐药的肺炎克雷伯菌感染和传播已经成为重要的公共卫生问题。
细菌分型有助于肺炎克雷伯菌院内感染的早期发现、耐药菌株溯源和传播途径甄别。近年来随着微生物基因组测序技术的飞速发展和数据的迅速积累，以核酸序列差异分析为主的分子分型逐步建立并且成熟，在菌株进化研究、流行病学溯源调查等方面均表现出很好的适用性。其中脉冲场凝胶电泳（pulsed-fieldgelelectrophoresis，PFGE）和多位点序列分型（multilocussequencetyping，MLST）是目前在肺炎克雷伯菌研究中最常用的分子分型方法。然而MLST适合用于长期的、大范围分子流行病学调查和菌群变迁研究，但由于其分辨力不高，用于爆发调查的能力有限；PFGE虽然具有很高的分辨力，能够很好地鉴别爆发菌株，但其操作耗时、耗力，在快速和高通量的要求上有所欠缺。本研究开发了基于全基因组测序的肺炎克雷伯菌的核心基因组多位点序列分型（cgMLST）方法，以期解决这些传统分子分型方法的缺点。
材料方法
将肺炎克雷伯菌菌株HKUOPLC的完整基因组作为参考基因组，并从NCBI数据库下载个肺炎克雷伯菌的基因组作为原始基因组数据集，以确定cgMLST靶基因。总共1,个基因保留为cgMLST靶基因。随后，使用分离自一次爆发期间的26医院分离的5株散发菌株来评价cgMLST方法的分型能力。
表株用于方法评价的肺炎克雷伯菌的流行病学信息、分子分型结果、基因组特征
图株肺炎克雷伯菌利用PFGE和MLST方法的分型结果
利用PFGE和MLST方法对31株肺炎克雷伯菌进行分型。结果显示，在PFGE聚类树上爆发菌株聚集成簇，散发菌株比较分散；所有菌株MLST分型均为我国流行的ST11型，均携带KPC-2耐药基因。
研究结果
将肺炎克雷伯菌菌株HKUOPLC的完整基因组序列作为参考，经过基本的过滤之后，共获得个基因作为cgMLST候选靶基因集；从数据库中下载了株肺炎克雷伯菌株基因组，被作为原始基因集进行候选基因组筛选，最终1,个基因保留为cgMLST靶基因。
图2cgMLST靶基因筛选
从个基因组在整个树上的分布可得，个基因组在肺炎克雷伯菌群体中具有很好的代表性。
图3利用株肺炎克雷伯菌基因组的等位基因特征进行最小生成树构建
1个cgMLS靶基因分散分布在整个基因组中的不同位置，很好地代表了整个基因组序列。
图41个cgMLST靶基因在肺炎克雷伯菌菌株HKUOPLC基因组中的分布
26株医院感染爆发的菌株被分为11个cgMLST类型，其中一个主要的cgMLST型包含有16株菌，其它的10株菌和该型具有1~6个等位基因的差异。
图5基于26株肺炎克雷伯菌cgMLST等位基因特征构建minimumspanningtree
在最小生成树中，cgMLST将26株爆发菌株聚集成簇，最多有10个等位基因的差异。同时，在23株散发菌株中，在等位基因差异小于10的标准下形成2个簇，第一个簇包含有2株菌，分别来自中国和美国，第二个簇包含有来自挪威的2株菌。通过使用30个等位基因差异作为一个簇的标准，总共形成了4个簇，每一个簇包含有来自不同国家的菌株，这4个簇以外的菌株显示出至少68个等位基因的差异。
图6基于49株ST11菌株cgMLST等位基因特征的最小生成树
参考文献
HZhou，WLiu，TQin,etal.DefiningandEvaluatingaCoreGenomeMultilocusSequenceTypingSchemeforWhole-GenomeSequence-BasedTypingofKlebsiellapneumonia[J].FrontiersinMicrobiology,,(8):.
微生物业务线李旭欢姚美玲丨文案
王迪丨编辑
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