基于组学的鲍曼不动杆菌感染标志物研究

Infections caused by multi-drug resistant Acinetobacter baumannii (MDR-Ab) has become a huge challenge to the modern healthcare systems. A. baumannii has a potent capacity to develop the antimicrobial resistance, which has been well characterized during the past decades. However, the pathogenesis of this pathogen and the plasticity of virulence potential of different strains are still poorly understood. There are two critical clinical problems about nosocomial infection of MDR-Ab, namely, the radical antibiotic treatment without distinguishing colonization- and infection-associated strains, and the confused understanding of drug resistance and virulence. Our previous proteomics study has identified several proteins, such as ATP synthase and trigger factor, which are differentially expressed in colonization- and infection-associated strains, indicating the potential use of these proteins as the signature molecules of infection-associated A. baumannii. In the present study, the DNA, RNA or protein biomarker candidates specific for the infection-associated A. baumannii will be globally screened through the comparative genomics, transcriptomics and proteomics analyses on a small collection of representative colonization- and infection-associated strains. The biomarker candidates will be further validated with a large collection of colonization- and infection-associated A. baumannii strains. The identified biomarkers could be used for discriminating the colonization- and infection-associated A. baumannii strains in clinical, which could provide the basis for developing the rational antimicrobial therapeutical strategies.

多重耐药鲍曼不动杆菌（MDR-Ab）感染已成为现代医疗体系的巨大挑战。其耐药性已研究的较为透彻，但是，该病原菌的致病机制和不同克隆株毒力的可变性仍知之甚少。目前，MDR-Ab存在定植与感染等同，耐药性与致病性混淆的重要临床问题，导致抗生素过度使用。课题组前期通过蛋白质组学研究已确定了几种蛋白质，如ATP合酶和触发因子在定植性和感染性MDR-Ab菌株之间存在表达差异，表明这些蛋白质可作为MDR-Ab感染的标识，因此本研究将应用比较基因组学、转录组学和蛋白质组学方法在具有代表性的定植与感染菌株中全面筛选MDR-Ab感染特异性的DNA，RNA或蛋白质候选生物标志物。进而在大样本MDR-Ab定植和感染菌株中对候选标志物进行验证和证实。最终，确定的生物标志物可在临床上用于鉴别鲍曼不动杆菌的定植与感染，同时，为临床抗生素合理应用提供战略性依据。

项目背景：由于多重耐药鲍曼不动杆菌（MDR-Ab）的致病机制和不同克隆株毒力的可变性研究甚少，定植与感染等同、耐药性与致病性混淆的重要临床问题始终存在，导致抗生素过度使用。因此，若能筛选出MDR-Ab感染标志物，将对临床诊疗及院感防控意义重大。.主要研究内容：（1）应用比较基因组学、转录组学和蛋白质组学方法在定植与感染MDR-Ab代表株中全面筛选感染特异性的候选生物标志物，而后经大样本对候选标志物进行验证和证实。（2）血流感染Ab的流行病学及耐药变迁研究。包括2008-2015年Ab菌株的收集与分组、菌株表型特征研究、分子流行病学研究及菌株毒力差异研究。.关键结果与数据：（1）通过比较蛋白质组学，得到了7个Ab血流感染株与定植株关键差异蛋白：①外膜蛋白Omp38；②磷酸甘油酸激酶；④核糖-5-磷酸异构酶A；⑤次黄嘌呤单核苷酸脱氢酶（IMPDH）；⑥ATP合成酶β亚单位与琥珀酰CoA连接酶（ADP形成）α-亚单位；⑦触发因子和双功能蛋白FolD。（2）根据iTRAQ定量分析，血流感染Ab的细菌定位、细胞信号传导功能、生物合成、糖类、丙酮酸和不饱和脂肪酸代谢相关蛋白发生了上调，而代谢催化活性和转运功能相关蛋白发生了下调。因此，Ab定植与感染间的区分依赖于标志物的定量检测。（3）血流感染与定植Ab的基因组学及转录组间差异较小。（4）本单位血流感染Ab检出率于2008-2013年间呈上升趋势、2014年起呈下降趋势，主要流行科室为ICU，主要流行株为ST208及ST195型，毒力较其他ST型强，但弱于其他病原体，因此其感染实际受菌株与宿主双方共同影响。（5）血流感染Ab菌株2008-2012年间整体耐药性呈上升趋势，2012-2015年呈下降趋势。这与2013年医院抗生素使用整改与强化院感防控有关。（6）发现一株新种，经16S rDNA全长测序初步确认（GenBank号为KY828975），暂命名为A.corallinus。.科学意义：（1）Ab感染标志物的发现对临床的精准诊疗具有重要指导意义。且在完成微流控技术平台建立后，还可实现床旁检测。（2）ST差异Ab株的毒力、流行病学、耐药性变迁数据的获得，以及“定植传播”理论的提出，对院感防控及临床规范用药具有重要指导意义。（3）课题使用的分子手段已被建立为成熟体系，并常规应用于临床，使其他微生物的临床问题得以解决。