碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌新优势克隆ST208毒力因子鉴定及功能研究

Acinetobacter baumannii has emerged as one of the most significant nosocomial pathogens. The rate of the multidrug resistant A. baumannii has increased rapidly due to the world-wide epidemic of CC92, of which ST92 was the most predominant clone. In light of the identification rate of ST208 has increased rapidly during the recent years, it has emerged as a novel predominant clone, which associated with blood stream infection, sepsis and other severe infections. However, its virulence and pathogenicity mechanism hasn’t been fully clarified. In our preliminary study, we found that the genome of ST208 isolates harbored certain novel virulence genes, which may play an important role in colonization, infection and dissemination of this clone. In this study, we would compare the virulence phenotype of A. baumannii ST208 with other clones both in vivo and in vitro to illustrate the virulence mechanisms of this successful clone. The major difference of virulence genes between ST208 and other clones will be clarified by comparative genomic analysis, and its functionality would be further validated by gene knockout and gene complement experiments. This study will shed new light on the pathogenic mechanism and provide a scientific basis for how to differentiate infection and colonization of A. baumannii.

鲍曼不动杆菌是医院感染最常见的病原体之一，以ST92为主的克隆复合体CC92在全球大范围流行是多重耐药鲍曼不动杆菌播散的重要原因。近年来，ST208临床分离率显著增加，已取代ST92成为新优势克隆，且常与血流感染、脓毒症等重症感染密切相关，但其具体机制尚未阐明。本课题组前期研究已发现ST208型鲍曼不动杆菌基因组存在其独有的毒力基因，该基因极可能在定植、感染与克隆播散过程中发挥重要作用。本课题采用体外细菌竞争、体内细胞粘附侵袭等实验方法系统比较ST208与其它克隆的毒力表型差异，明确其成为新优势克隆的主要毒力机制。采用比较基因组学方法研究ST208与其它克隆的毒力基因差异，并借助基因敲除和回补的方法进行毒力基因功能验证，明确ST208型鲍曼不动杆菌的主要毒力基因，最终阐明其成为新优势克隆的分子机制。本课题为鲍曼不动杆菌致病机制研究提供新线索，也为区分鲍曼不动杆菌感染与定植提供科学依据。

鲍曼不动杆菌是临床最重要的病原菌之一，尤其多见于气管插管、深静脉置管、脑外科术后及长期卧床患者，可以引起肺炎、尿路感染、菌血症等疾病。近年来，随着测序技术的进步，全基因组测序(Whole Genome Sequencing, WGS)已经得到大力推广，其可提供前所未有的高分辨率，甚至可以区分高度相关的细菌谱系。测序技术和数据分析工具的改进提高了数据输出和分析速度，改变了病原菌的传统分型方法，有望成为追踪细菌感染性疾病传播的新金标准。WGS技术的高分辨率可有效区分暴发与非暴发流行菌株，并追溯其传播链，以便采取及时有效的防控措施。本课题基于WGS技术和生物信息学分析技术进一步完善了全球分布的鲍曼不动杆菌感染克隆群的流行病学监测手段；建立鲍曼不动杆菌基因组分型与溯源数据分析平台，明确了ST208型菌株在过去的十余年中广泛分布于全球数十个国家，极可能成为“高危”克隆；明确了以cgSNP与cgMLST为代表的新一代基因组流行病学数据分析策略具有更高的分辨率，能够对暴发流行菌株进行更为精准的追踪与溯源。在临床初步筛选鲍曼不动杆菌表型的基础上，结合基于WGS技术和生物信息学分析技术，筛选到了携带β内酰胺酶OXA-357基因的ST865型多重耐药皮特不动杆菌临床菌株，预警了新型OXA型酶（OXA-357）的播散将造成严重后果。运用同样的研究方法筛选到了同时携带β内酰胺酶blaOXA-72和blaOXA-533基因的皮氏不动杆菌临床菌株，预警了临床风险。另外还筛选到了同时携带β内酰胺blaOXA-383和ampC等位变异体blaOXA-196基因的ST1928鲍曼不动杆菌临床菌株，预警了临床风险。另外，本课题在前期基于宏基因组比较和生物信息学分析基础上，运用基因敲除、质粒回补等手段敲除了膜蛋白相关的ompA基因、双组份调控系统的gacS基因、Ⅵ型分泌系统的vgrG基因、单胺氧化酶系统的araC基因，并验证了相应的毒力基因功能，研究结果表明araC等基因在鲍曼不动杆菌的耐药机制及毒力机制方面均发挥着重要作用。本研究可为今后鲍曼不动杆菌进一步完善流行病学监测与防控措施提供科学，也可以为进一步阻断鲍曼不动杆菌感染提供潜在基因靶点。