基因组研究直击结核杆菌耐药性 助力肺结核防控及治疗——最新研究成果在《自然•遗传学》杂志发表

来自中国科学院生物物理研究所、深圳华大基因研究院等单位的科研人员对161株结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,简称结核杆菌)进行了全基因组测序及系统分析。研究发现在抗结核杆菌药物的压力之下,结核杆菌基因组中产生了一批新基因及突变,来应对这个严峻的“生存形势”。本研究建立了一个近乎完整的结核杆菌耐药相关基因库,为结核杆菌耐药性发生机理及相关药物研究提供了新思路。最新研究结果于91日在《自然•遗传学》杂志上在线发表。

肺结核是一种由结核杆菌引发的慢性呼吸道传染病,全球约有三分之一的人群感染了结核杆菌。我国的结核发病率位居世界第二,耐多药率为5.7%,高于世界平均水平(5.3%),其中在耐多药(MDR)肺结核患者中,约8%为重度耐药患者,即具有广泛耐药性(XDR)。MDRXDR结核杆菌的广泛出现使肺结核越来越难以治愈。结核杆菌耐药机制成为结核病研究中的热点和难点。

在本研究中,科研人员对来自中国 12 个省份的 161 株结核杆菌(包括 44 株敏感菌,94 株多重耐药菌,23 株广泛耐药菌)进行了基因组测序及分析。通过与H37Rv结核杆菌基因组比较,建立了全基因组范围内的系统发生树。研究发现,这些耐药株大部分都来源于第二、四谱系,其中第二谱系的菌株主要来源于东亚,第四谱系的菌株主要来源于欧洲、南北美洲以及非洲。通过比对发现第二、四谱系中都存在着大量SNPs突变。

在排除谱系相关的SNPs突变后,研究人员对多重耐药菌株、广泛耐药菌株和药物敏感型菌株基因组进行了比较,共发现了72个新基因、28个基因间隔区、11个非同义SNPs10个与耐药相关的IGR SNPs。这些结果的发现为揭开结核杆菌耐药机制的谜底奠定了坚实的基础,也对于新药物的开发和新疗法的发展提供了数据支持。

此外,结核杆菌的耐药机制比科研人员所预期的要复杂的多,研究者在比对菌株间非同义SNPs与同义SNPs的比值(dN/dS)时发现,抗结核药物对结核杆菌起到了一定的正向选择作用,会使得结核杆菌产生更多的抗药性突变并保存下来。本发现不仅可以指导将来结核杆菌耐药机制的研究工作,还为其它细菌耐药机制及抗生素的研究工作提供了宝贵的数据和经验。

华大基因该项目负责人栗东芳指出:“结核杆菌是一个危害严重的病原体,每年都有成百上千万的人深受其害。结核杆菌的耐药性问题在世界范围内普遍存在,在中国尤为严重。因此,我们希望此次研究成果能为结核杆菌的耐药性研究提供一些新的方法和思路。”