基于全基因组的CC87型单增李斯特菌流行病监测研究

Listeria monocytogenes is an opportunistic pathogen responsible for the food-borne disease listeriosis. It can persist in food associated environments for months to years. The persistent L. monocytogenes strains have been identified to be major contaminants of food products, and in many cases, sporadic listeriosis and outbreaks have been reported to associate with persistent contamination of food associated environments. Therefore, the persistence of L. monocytogenes in food associated environments has made significant threats for food safety and public health. Whole-genome sequencing of CC87 L. monocytogenes isolates from a one-year longitudinal surveillance was used to describe the population structure of this prevalent subgroup which has colonized certain environmental niches in the markets in Zigong region. In additional, The SNP counts could be used to differentiate persistent from repeatedly reintroduced strains. Lastly, genome sequencing will be employed in attempts to identified genetic determinants associated with persistence in CC87 L. monocytogenes. The present study will be preliminary application of whole genome sequencing in routine surveillance, and will provide theoretical basis for enhancing environmental monitor and sanitation.

单增李斯特菌是一种食源性病原菌，能够在食品相关环境中持续存在数月至数年。这种持续性菌株将伺机污染环境中的食品，从而导致散发型李斯特菌病，甚至引发李斯特菌病暴发，对公众健康将造成极为不利的影响。基于全基因组的分型分析以其高精准和高分辨率的优势，已经广泛运用于暴发或散发病例的溯源，但目前国内仍罕见应用于食品及相关环境的日常污染监测。本研究以国内临床病例中优势型别——CC87型单增李斯特菌为研究对象，在为期一年的市场单增李斯特菌污染监测项目中选取疑似持续和非持续菌株进行全基因组测序，完成：（1）描绘出污染四川自贡地区市场的CC87型单增李斯特菌的种群结构以及系统发生关系；（2）根据SNP数目确认持续污染菌株，将其与反复多次引入菌株鉴别开；（3）基于持续菌株与非持续菌株的比较基因组分析，寻找持续存在的分子基础。本研究是基于全基因组的分型技术在污染监测中的初探，为治理环境污染提供理论依据。

单增李斯特菌是一种食源性病原菌，可造成免疫力缺乏人群严重的感染，具有较高的致死率。该菌具有较强的环境适应能力，能存在于各种食品加工环境中，引发持续污染，对食品安全与公共健康提出了严峻挑战。基于7个管家基因的多位点序列分型（MLST），单增李斯特菌被分为不同序列型（ST），仅相差一个等位基因的ST型合为一克隆群（CC）。CC87型包含主型ST87及一些与ST87型相差一个等位基因的ST305、ST310和ST1166等。其中ST87型已被广泛证实为中国食品及病人的优势菌型。. 本研究着眼于CC87型单增李斯特菌，采用基于全基因组的分型技术，对前期市场污染监测中的疑似持续菌株和非持续菌株进行深入的基因组层面剖析和鉴别。研究菌株中68株来自同一市场（M-YT），18株来自同一城市的其它7个市场。通过全基因组多位点序列分型（wg-MLST），大部分菌株聚集成两簇，ClusterA和ClusterB，分别对应M-YT市场中两个独立的持续污染事件。ClusterA菌株主要涉及一猪肉摊位及其绞肉机；ClusterB菌株主要涉及四家水产品摊位。另外有5株菌来自同一个水产摊位，具有完全相同的全基因组序列型（wgST），为第三个持续污染事件。研究采用全基因组单核苷酸多态性（wg-SNP）分型展示出持续菌株间的多态性。22株ClusterA菌株有13个SNP位点，两两间相差的SNP数目为0~5个；35株ClusterB菌株有12个SNP位点，两两间相差的SNP数目为0~7个，5株wgST31型仅2个SNP位点，两两间相差的SNP数目为0~1个。研究发现所有ClusterA菌株均携带pLM1686质粒，研究证实该质粒有利于宿主菌在不利的环境中生存；5株wgST31型菌株均携带质粒pLM1692，该质粒为本次研究首次报道，其对宿主菌的作用有待验证。研究发现四个基因可能与菌株持续污染的特性具有相关性，这四个基因均位于comK前噬菌体中，其生物学功能仍需进一步验证。. 研究结果加深了我们对单增李斯特菌持续污染潜在机制的理解，有助于制定更有针对性的策略来预防和控制该菌从食品加工销售链到人群的传播，研究表明全基因组测序和分析技术可以作为零售食品市场中单增李斯特菌持续污染监测新的有效工具。