临床与环境来源副溶血弧菌大流行株的微进化关系研究

Pandemic Vibrio parahaemolyticus(VP) is an emerging public health concern as its infection rates are on the rise and the increasing number of environmental pandemic isolates has formed new threat to human health. Thus, to find out the genetic laws among isolates from different sources is the key point for effective prevention and control of the infection and spread of pandemic isolates. In this project, we would use 343 clinical and 124 environmental pandemic VP isolates (collected by our research group) and various public data resources, through research on the molecular genetic relationship and comparative genomic analysis to establish multi-dimensional clustering and phylogenetic trees and to fully exploit the genetic diversity information of different isolates. The most advanced molecular techniques (MLST, MLVA, CRISPR and WGS) will be applied helpfully. This study will clarify the specific genes by which the pandemic isolates evolution, disseminate and environmental adaptation rapidly. Certainly, the micro-evolutionary relationship between clinical and environmental pandemic isolates that has not been addressed in previous studies will also been included in this project. This project would clearly elucidate the microevolution and genomic polymorphism of the pandemic VP isolates from different sources, as well as provide a strong molecular basis for the comprehensive analysis of the variation laws of the pandemic clone.

在副溶血弧菌（VP）大流行株感染不断上升，环境大流行株持续增多构成人类健康新威胁的时代背景下，阐明不同来源大流行株间的遗传进化规律，对于有效防控其传播与感染具有极重要的遗传学及分子流行病学意义。本项目申请者拟在已有研究的基础上，利用前期收集的343株临床及124株环境大流行株，并充分整合公共数据资源，运用MLST、MLVA、 CRISPR序列分型及WGS分析等高分辨率研究手段，以临床和环境大流行株的分子遗传关系研究及全基因组信息比较分析为切入点，构建大流行株多维度的聚类及系统进化关系，充分挖掘不同来源菌株深层次的遗传多样性信息。研究将明确驱动大流行株快速进化、广泛传播及快速环境适应的关键或特异基因，并阐明以往研究未曾解决的临床与环境大流行株间的微进化关系。此项目的实施能够获得全新的不同来源大流行株的微进化及基因组多态性信息，为全面解析大流行克隆的变异变迁规律提供必要的分子依据。

副溶血弧菌(Vibrio Parahaemolyticus，VP)是一个重要的食源性致病菌。大流行株的出现已彻底打破了其他克隆菌株的小规模局部流行的特点，能在极短时间内形成跨洲际的传播，是VP感染升级成为全球性公共卫生问题的重要原因。近来的研究发现，在副溶血弧菌（VP）大流行株在人群中引发的感染不断上升，环境大流行株的出现也构成了人类健康的新威胁。通过本课题的实施，我们广泛收集了临床与环境来源的大流行株，维护了一个包括556株大流行株的数据库。通过多位点序列分型及基因组序列比较分析获得了详细的临床与环境大流行株的聚类关系和系统发育图谱。流行病学数据分析显示大流行克隆已经出现在多达4个大洲的19个国家，包括43种序列型（STs）和29种血清型，其中仅ST3型菌株就在18个国家被发现。相比其它国家和地区，中国的大流行克隆株呈高度变异，包括35种序列型和多种血清型。我们进一步开展了基于33株大流行株的核心基因组的多位点序列分型（cgMLST）分析，包括来源于临床和环境的30株ST3型菌株，详细分析了2254个核心基因的基因突变情况。结果发现ST3型菌株中，无论是临床还是环境菌株，他们之间的聚类关系更倾向于以血清型聚类，而不是序列型或其它表型。总之本课题的实施为全面了解大流行克隆的变异变迁规律提供了重要的菌株信息资源及分子证据。