利用Illumina iSeq100在资源有限环境下实现伤寒沙门氏菌全基因组测序的技术验证与应用前景

　　本研究针对资源有限地区（如尼泊尔）在细菌全基因组测序（WGS）应用中面临的技术与成本瓶颈，创新性地评估了Illumina iSeq100平台对伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhi）的测序性能。通过与HiSeq/NextSeq平台对比，证实iSeq100在覆盖度（广度96.81%，深度63.75x）、基因型识别、SNP（单核苷酸多态性）及抗菌素耐药性（AMR）基因检测方面均达到同等精度，且单次运行成本可控（$157.69/Gb）。该研究为低收入地区开展病原体基因组监测提供了经济高效的技术方案，对推动耐药菌株追踪和疫情溯源具有重要意义。

　　

在当今全球公共卫生领域，细菌性感染的防控依然面临严峻挑战。传统病原体鉴定方法如血清分型和药敏试验，不仅耗时耗力，且难以精准识别密切相关的菌株、耐药机制及毒力因子。随着基因组学技术的飞速发展，全基因组测序（Whole Genome Sequencing, WGS）已成为解析细菌进化、传播链和耐药性的强大工具。然而，对于尼泊尔等资源有限地区，高通量测序平台的高成本、技术复杂性和供应链问题严重制约了其广泛应用。

近年来，虽有一些测序平台（如Illumina、Nanopore）被引入尼泊尔，但多数设备并未充分发挥效能。样品仍需送交国外测序，进一步增加了时间和经济成本。在这一背景下，Illumina iSeq100作为一款经济型台式测序仪，以其低入门成本、操作简便和快速输出等特点，为资源有限地区开展本地化WGS提供了新可能。那么，iSeq100能否胜任细菌全基因组测序？其数据质量能否与高端平台媲美？这正是本研究旨在回答的核心问题。

为了验证iSeq100在伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhi, S. Typhi）测序中的实用性，研究团队选取了6株既往经HiSeq/NextSeq平台测序的菌株（来自SEAP项目保藏库），进行了DNA提取、qPCR（定量聚合酶链反应）验证（靶向Ty21a基因，Ct值均<20）、文库构建（NEBNext Ultra II FS试剂盒）及iSeq100双端测序（2×146 bp，上样浓度200 pM）。通过fastp修剪、bowtie2比对、samtools生成共识序列，并以S. Typhi CT18为参考基因组进行对比分析。覆盖度参数（广度与深度）通过bamCoverage和samtools depth计算，基因型、SNP和AMR基因则通过Pathogenwatch平台解析。

研究发现，iSeq100生成的基因组平均覆盖广度达96.81%，深度为63.75x，与HiSeq/NextSeq平台（广度98.72%，深度69.87x）高度接近。尽管在部分区域（如~1,033,000–1,047,000 bp、~1,908,000–1,933,000 bp和~3,053,000–3,059,000 bp）存在缺口（可能源于噬菌体基因或重组酶区域的结构变异），但关键基因组的完整性未受影响。更重要的是，两平台在基因型（4.3.1.1和4.3.1.2型，属H58谱系）、SNP数量及AMR基因（如gyrA S83F/D87N突变介导的氟喹诺酮耐药，以及bla_TEM、catA1、sul1、dfrA7等基因介导的多药耐药）检测结果完全一致。

成本分析显示，在尼泊尔本地运行iSeq100（含人力、试剂、耗材及间接费用）的成本约为157.69/Gb，虽略高于国际报价（55.5–$591.47/Gb），但远低于样品送海外测序的总成本。研究者也指出，成本受地区供应链、关税和政策因素影响较大，且iSeq100已于2025年面临停产（Illumina计划于2029年底终止支持），但其技术路线（如后续MiSeq i100系列）仍具参考价值。

本研究首次在资源有限环境下系统评估了iSeq100用于细菌WGS的可行性，证实其数据质量与高端平台相当，且成本可控。该方案不仅可用于伤寒沙门氏菌，也为其他细菌病原体（如大肠杆菌、结核分枝杆菌）的本地化基因组监测提供了实践模板。未来，优化样本 multiplexing 策略、开发适应性生物信息流程、整合便携式测序平台（如Nanopore），将进一步推动WGS技术在全球公共卫生领域的普惠应用。