高通量测序分析病原菌质粒携带的耐药新基因

地区:上海市 宝山区

关键词:温州医科大学附属第一医院

成果类型:其它

成果领域:生物与新医药

成果编号:A2021061000001799

成果描述:

课题来源与背景:肠杆菌科中的大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、阴沟肠杆菌和非发酵菌中的鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌等是临床常见的多重耐药致病菌,细菌耐药性大多与细菌所携带的耐药基因有关,而这些基因大多位于耐药菌所携带的耐药性质粒上。现已有研究证实,耐β-内酰胺类、抗结合类、氟喹诺酮类、利福平类、氨基糖苷类、四环素类、大环内酯类、林可霉素类、多粘菌素类、呋喃类和磺胺类等的绝大部分抗性基因均位于质粒上。质粒DNA是细菌染色体外的遗传物质,大多数为一环状闭合的双链DNA,一超螺旋的状态存在于宿主细胞胞质中,具有自主复制的能力。几乎所有的细菌都有质粒,不同地区不同来源的细菌携带的耐药性质粒往往不同,且单一菌株可携带多个耐药性质粒。质粒可通过接合、转化、转导及转座4种方式进行传递或转移,造成了耐药性播散。由于抗菌药物的广泛使用,细菌快速适应了抗菌药物的环境,临床分离细菌中耐药菌株日益增多,多重耐药菌株乃至超级细菌亦频繁出现,以致新药开发研究速度跟不上细菌耐药性变异的变化。因此检测细菌所携带的耐药性质粒及耐药基因,分析耐药性播散及其规律,及时发现新的耐药基因,研究细菌耐药机理与调控,已显得越来越重要。研究目的与意义:该研究从临床常见耐药菌株着手,采用分子流行病学、分子遗传学、基因组学等技术,全面分析质粒基因组携带的耐药基因,系统分析耐药基因的多态性及遗传变异规律;克隆并验证耐药新基因的耐药谱和耐药程度;探索细菌耐药性的产生和播散的分子机制,为进一步深入开展病原菌耐药性分子机理与调控研究打下基础。主要论点与论据:该研究在已有成功经验的基础上,再次将高通量测序DNA测序技术应用到耐药性质粒基因组检测方面,测定1000多株不同年份分离的大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌所携带的质粒基因组;通过生物信息学分析,预测所有质粒所携带的功能基因、基因水平转移有关DNA元件;在分析已知耐药性相关基因的基础上,克隆、表达耐药相关新基因并检测新基因与耐药性的关系,进行耐药新基因的功能验证;建立具有自主知识产权的病原菌耐药性相关基因资源库。创见与创新:该项目在对临床重要多重耐药病原菌的质粒谱、耐药性质粒和耐药基因序列分析的基础上,首次在群体水平上,进行系统分析病原菌耐药性质粒、耐药基因的多态性及其遗传变异规律,大规模检测耐药新基因并研究其功能,建立具有自主知识产权的病原菌耐药性相关基因资源库和生物信息数据库。社会经济效益:该研究为进一步研究病原菌耐药性分子机理与调控,开发快速、特异、敏感的分子生物学检测技术提供支持,同时该研究所获得的关于病原菌耐药性的新信息(发现新的耐药性质粒、耐药基因)也可为中国医药单位的药物研发提供相关信息。为控制耐药菌的播散和流行,研发抗病原菌新药,指导临床合理用药,科学治疗病原微生物感染提供理论依据,具有显著的科学意义和社会效益。已发表相关论文20余篇,其中SCI收录9篇,参加学术会议3次,均获得优秀论文奖。培养硕士研究生4名,博士研究生1名。
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