肠外致病性大肠杆菌的基因组学与分子致病机理研究

肠外致病性大肠杆菌（ExPEC）是一种全球流行、危害严重的重要食源性人畜共患病病原，能引起人的泌尿系统感染、脑膜炎、败血症、肺炎、心内膜炎、腹膜炎，感染多种动物对畜牧业造成巨大经济损失，但我国对动物和食品中的ExPEC研究几乎处于空白。开展ExPEC的生态分布、流行规律、遗传变异与致病性的研究是当务之急。本项目拟进行猪、禽、人和食品中ExPEC的分离鉴定，结合血清型、耐药谱、毒力基因型研究，分析ExPEC在我国动物群、人群和相关食品中的流行及分布规律，为该病的防治和食品安全提供理论依据；筛选不同宿主来源ExPEC流行血清型典型菌株，利用高通量测序技术和生物信息学方法对代表菌株的基因组进行测序、注释和分析，阐明ExPEC的遗传变异规律；通过ExPEC蛋白互作与调控网络的研究寻找新的毒力基因和免疫原性基因，界定这些新基因的结构与功能，为进一步阐明ExPEC的分子致病机理与发现新药靶标奠定基础。

肠外致病性大肠杆菌（ExPEC）是一种全球流行、危害严重的重要人畜共患病病原，能引起人的泌尿系统感染、脑膜炎、败血症、肺炎、心内膜炎、腹膜炎，并且能感染多种动物对畜牧业造成巨大经济损失。2006年以来本课题组从猪群中分离鉴定出大量的ExPEC，在此之前我国对动物和食品中的ExPEC研究几乎处于空白。本项目从ExPEC的病原学、分子流行病学、基因组学、致病机制以及免疫原性蛋白的挖掘等多方面入手开展了深入的工作。取得了如下结果：获得1000余株致病性大肠杆菌，并对分离菌株的血清型、毒力基因、耐药性等进行了系统的分析。明确了其流行的主要优势血清型以及耐药谱，为了解其流行规律及防治该病提供理论依据。完成了40株大肠杆菌的基因组测序，并在此基础上完成了四株猪源与禽源强、弱毒株的全基因组测序，这是全球第一个猪源肠外致病性大肠杆菌的全基因组序列。在基因组测序的基础之上，开展了ExPEC比较基因组学、分子进化机制、毒力基因与致病性等相关的研究。发掘了一批ExPEC毒力相关因子，如六型分泌系统，荚膜多糖合成基因，鞭毛合成蛋白，外膜蛋白等，并开展了其致病机制研究。同时开展了大肠杆菌免疫原性蛋白的研究，获得了具有良好免疫原性的蛋白，动物试验证实其具有良好的免疫保护性，具有开发为亚单位疫苗的潜力。本项目的顺利实施为加深了我们了解ExPEC的基因组特征、遗传进化规律以及分子致病机制，为ExPEC的防控奠定了坚实的基础。本项目发表外文论文9篇，培养了博士毕业生3名、硕士毕业生9名。以项目负责人为学术带头人的学术团队入选国家自然科学基金委创新研究群体。