中国农业土壤中携带 mcr-1 基因的阿尔伯特埃希菌的基因组解析与流行病学研究:揭示公共健康潜在威胁

《BMC Genomics》:Genomic insights and epidemiology of mcr-1-Carrying Escherichia albertii isolated from agricultural soil in China

【字体: 时间:2025年04月06日 来源:BMC Genomics 3.5

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  为解决多粘菌素耐药病原体全球出现,以及阿尔伯特埃希菌( albertii)流行病学、耐药性和致病性认知不足的问题,研究人员开展了对携带 mcr-1 基因的 albertii 6S-65-1 菌株的基因组及全球流行病学研究。结果发现其有独特基因特征和传播风险,这对防控耐药菌传播意义重大。

  在医疗领域,多粘菌素曾是对抗多重耐药革兰氏阴性菌感染的 “最后一道防线”,可随着它在兽医和临床的过度使用,多粘菌素耐药病原体在全球范围内不断涌现。其中,移动性粘菌素耐药基因(mcr)的出现和传播,给动物健康、生态环境以及公众健康带来了巨大挑战。阿尔伯特埃希菌作为一种新兴的人畜共患病原体,自 2003 年被发现以来,感染案例在全球呈上升趋势。然而,人们对它的流行病学、抗菌耐药性以及致病潜力了解十分有限。在这样的背景下,浙江中医药大学等机构的研究人员开展了相关研究,旨在深入剖析携带 mcr-1 基因的阿尔伯特埃希菌,该研究成果发表在《BMC Genomics》上。
研究人员为了深入了解携带 mcr-1 基因的阿尔伯特埃希菌,采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,从浙江嘉兴 6 个农场的不同来源(农民粪便、动物粪便、环境拭子)收集了 976 个样本。运用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF/MS)、平均核苷酸同一性(ANI)和数字 DNA-DNA 杂交(dDDH)进行菌株鉴定;通过聚合酶链反应(PCR)和 Sanger 测序检测 mcr-1 基因;利用琼脂和肉汤微量稀释法进行抗菌药敏试验;借助牛津纳米孔和 Illumina NovaSeq 平台对菌株进行全基因组测序,并运用多种生物信息学工具分析基因特征、构建系统发育树等。

研究结果如下:

  1. 菌株鉴定与耐药性:研究人员从 976 个样本中筛选出 96 株携带 mcr-1 基因的菌株,经鉴定发现一株耐粘菌素的阿尔伯特埃希菌 6S-65-1。抗菌药敏试验显示,该菌株对氯霉素耐药,对多粘菌素 B 和粘菌素耐药,对其他多种抗生素敏感。
  2. 基因组特征:6S-65-1 菌株基因组包含一条环形染色体和两个质粒,GC 含量平均为 49.7%,属于 ST4619 型。其携带 8 种抗菌耐药基因,mcr-1 基因通过复合转座子 Tn6330 整合到染色体的两个不同片段上。
  3. 全球分布特征:对 NCBI 数据库中 651 株阿尔伯特埃希菌基因组序列分析发现,该菌在亚洲和欧洲分布广泛,中国和英国菌株较多。携带 mcr-1 基因的阿尔伯特埃希菌菌株仅在中国和日本被发现,6S-65-1 菌株与日本一株人源菌株亲缘关系较近。ST4619 型菌株主要来源于瑞士和中国,除 6S-65-1 菌株外,其他 ST4619 型菌株均未携带 mcr-1 基因。
  4. 毒力评估:血清杀伤试验表明,6S-65-1 菌株在健康人血清中存活率近 100%,显著高于低毒力对照菌株大肠杆菌 ATCC 25922,说明其对血清杀伤有较强抵抗力。

研究结论和讨论部分指出,本研究首次在 ST4619 型阿尔伯特埃希菌中发现 mcr-1 基因,拓展了对环境分离株中 mcr-1 基因的认知。6S-65-1 菌株携带多种耐药基因和毒力基因,具有较强的耐药性和潜在致病性,可能通过土壤、水或食物链传播,对动物和人类健康构成威胁。此外,研究还发现环境监测在追踪抗菌耐药性(AMR)方面至关重要,农业和动物相关环境的定期监测有助于早期发现 AMR 威胁。不过,该研究存在样本量小、研究区域局限等不足,未来需扩大样本规模、拓展研究区域以更好评估携带 mcr-1 基因的阿尔伯特埃希菌的传播风险和全球流行情况。总体而言,这项研究为防控携带 mcr-1 基因的阿尔伯特埃希菌传播提供了重要依据,强调了 “同一健康” 理念在抗菌耐药性管理中的重要性,对保障公共健康具有重要意义。

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