中国热带念珠菌耐药性溯源和演化机制研究

Candida tropicalis is an important human pathogen causing invasive infectious diseases with high prevalence and mortality. In previous work conducted by applicant’s researching group, it was found that, in last decade, the azole resistant rate of clinical C. tropicalis isolates elevated from ~5% to >20% in China, which is now the highest all over the world. Exploring the reasons and mechanisms being responsible for the shift in resistant rate has significant academic and clinical values. In addition, the applicant further identified obvious genetic relatedness amongst those azole-resistant C. tropicalis isolates in China. Based on that, the applicant proposes to develop a high-discriminatory, low-cost microsatellite investigation system to perform a systematic and comprehensive investigation of lineage differentiation and population genetic characters of C. tropicalis isolates in China. Combining with antifungal resistance and geographic distribution data, the applicant will further illustrate the origin and evolution of azole resistance. In addition, the study will carry out in vitro experiment to induce azole resistance, and analyze national clinical azole consumption data, to explore the influence of azole consumption on changing of C. tropicalis genetic characters and further illustrate the shifting of antifungal resistant rates. The study will supposed to clarify the origin and evolution of azole resistance in C. tropicalis, and provide reference data for curbing antifungal resistance in China.

热带念珠菌是引起人类侵袭性感染的重要病原，以其高发生率与高致死率著称。申请人团队前期工作中发现，近10年我国临床热带念珠菌对唑类抗真菌药物耐药率由~5%上升至>20%，高居世界首位。明确我国热带念珠菌耐药性变迁的机制具有重要临床与学术意义。同时申请人还发现，我国热带念珠菌的耐药菌株，在进化中呈现出比较明显的亲缘关系。在上述基础上，申请人拟建立低成本、高分辨率的微卫星检测体系，对我国临床分离热带念珠菌的谱系分化情况与群体遗传特征进行全面而系统地梳理；并结合菌株耐药发生情况与地理分布规律，阐释耐药性变迁的起源与演化过程。此外，研究将通过体外诱导耐药研究，及国内临床抗真菌药物使用数据分析，探究抗真菌药物使用对病原个体及群体遗传特性的影响，进一步阐释我国热带念珠菌出现耐药性变迁的原由。预期通过本研究，初步明确我国热带念珠菌耐药性变迁的起源与演化机制，为有效遏制耐药情况进一步恶化提供理论依据。

热带念珠菌是引起人类侵袭性感染的重要病原，以其高发生率与高致死率著称。本课题对我国引起侵袭性真菌病热带念珠菌进行了持续监测，收集研究资源，同时分析临床常用抗真菌药物敏感性的变化趋势；建立微卫星分型及群体基因组学分析平台，阐释国内热带念珠菌群体遗传谱系特征；对国内热带念珠菌唑类药物耐药的主要分子生物学机制进行了探究；进一步分析了不同唑类药物使用与诱导耐药表型的相关性。总体研究共收集菌株超过3700例，全部完成药物敏感性实验，发现国内热带念珠菌唑类药物耐药性仍在显著持续上升，其中氟康唑、伏立康唑耐药率分别从6%上升至29%~32%；此外全国各地区热带念珠菌氟康唑耐药率均超过17%。对超过500株菌株的微卫星研究显示，唑类药物非敏感菌种主要集中于四个进化簇。而400余株菌株的群体基因组分析进一步表明，国内超过80%的唑类耐药热带念珠菌均属于同一个单系群。耐药机制研究表明，我国热带念珠菌唑类耐药主要由靶基因ERG11突变所至，共发现了6个与耐药高度相关的SNP。其中，80%以上的唑类非敏感菌株Hot Spot I区存在A395T杂合或纯合突变。该6个ERG11突变位点的功能在酿酒酵母异源表达系统中进行了验证。同时研究还发现，ERG11基因过表达、多重耐药外排泵编码基因CDR1、MDR1高表达及呼吸通路线粒体基因CYTb表达下调也与耐药相关。通过模拟治疗浓度开展体外诱导耐药实验，在氟康唑、伏立康唑两种药物在50代菌株传代内获得了唑类耐药体外诱导株，但传代中最小抑菌浓度变化趋势及耐药机制有所差异。临床用药信息分析暂未发现氟康唑、伏立康唑使用与热带念珠菌耐药性升高的显著关联。总之，课题研究发现我国热带念珠菌唑类药物耐药问题已成为临床所面临的重大挑战，唑类耐药性升高主要源于具有系统发生学关联并携带ERG11基因突变的菌株在全国广泛传播。为此，应持续开展监测、制定相应防控政策，并进一步发掘耐药性变迁的内外动因。