中国产NDM-1超级细菌毒力及耐药传播分子机制研究

"超级细菌"严重威胁人类健康，最新发现的产NDM-1超级细菌在全球十多个国家和地区迅速流行，中国也出现了产NDM-1的屎肠球菌和鲍曼不动杆菌。本实验室已从近年全国18个省市医院收集的革兰阴性菌中筛选到16株产NDM-1的不动杆菌（即超级细菌），且分布于全国10个不同地区，因此急需阐明其致病性及造成流行的可能性。本研究将新收集12000株以上革兰阴性菌继续筛选产NDM-1超级细菌，应用PFGE、MLST技术进行克隆分型，揭示我国超级细菌主要流行克隆；采用小鼠感染模型比较流行克隆的毒力差异；通过对携带NDM-1基因的质粒进行接合、转化实验、酶切图谱分析以及DNA全序列测定，明确耐药质粒的播散途径及同源关系，阐明耐药基因所处的遗传环境，探索其快速传播和流行的可能原因和分子机制。对NDM-1型超级细菌毒力及耐药传播机制的研究有助于了解耐药菌全球快速播散的本质，为寻求控制策略提供基础。

NDM-1型碳青霉烯酶是2009年发现的一种新型金属β-内酰胺酶，该酶具有对头孢菌素及碳青霉烯类抗生素的高效水解活性；至今产NDM-1酶菌株已经呈全球范围播散，成为严重威胁人类健康的“超级细菌”。但是目前我国NDM-1菌株的流行病学数据缺乏，blaNDM-1基因迅速播散的机制仍不明确。本课题对2009年1月至2010年9月间收集的12024株革兰阴性杆菌进行blaNDM-1基因的筛查。结果发现13株不动杆菌属细菌携带有该基因，提示我国此间产NDM-1酶的主要细菌为不动杆菌属细菌。通过S1-PFGE联合Southern blot杂交、质粒接合实验及转化实验、酶切克隆和PCR mapping以及第二代高通量测序技术，我们发现blaNDM-1基因均定位在序列结构相似的可转移性质粒上，位于转座结构Tn125中，从而明确了ISAba125是介导blaNDM-1基因在不动杆菌属不同菌种间传递的主要转移结构，揭示了不动杆菌属细菌是blaNDM-1基因进入肠杆菌科细菌的关键中间环节。另外，本课题在对2013-2014年新收集的菌株进行的耐药基因筛查时，进一步分离到6株blaNDM-1阳性肠杆菌科细菌，提示该基因近两年已经开始在我国播散。6株肠杆菌科细菌的blaNDM-1基因均定位于IncX3型可转移性质粒上。通过对质粒进行高通量测序以及生物信息学分析，我们进一步揭示了ISAba125可能携带blaNDM-1基因从不动杆菌属细菌跨种属水平转移到肠杆菌科细菌中的规律。本课题首次对国内blaNDM-1基因的流行病学特征进行了研究，解释了产NDM-1菌株迅速引起全球播散的原因，也警示我们blaNDM-1基因所能造成的潜在威胁，有助于了解耐药菌全球快速播散的本质，为寻求控制策略提供基础。