我院李錦銓副教授在豬鏈球菌傳播機制研究中取得新進展
近日，我院李錦銓課題組在豬鏈球菌的跨宿主傳播的分子機制、地域傳播規(guī)律以及毒力的進化方面取得了新的進展。該研究首次提出豬鏈球菌人類適應性種群已經(jīng)形成，證實了該類菌株的強致病性并建立了針對該類型菌株的檢測方法，為有效阻斷該病原在食品生產(chǎn)鏈中的傳播和對人類健康造成的威脅提供科學依據(jù)。相關科研成果以“The global emergence of a novel Streptococcus suis clade associated with human infections”為題發(fā)表在EMBO Molecular Medicine上。
圖1 豬鏈球菌可感染的宿主
豬鏈球菌是一種致病性的革蘭氏陽性菌，其引起的豬鏈球菌病是一種新發(fā)的人畜共患病，可通過豬傳人途徑傳播，導致人類感染并出現(xiàn)腦膜炎、敗血癥，聽力減弱或者喪失，以及罕見的中毒性休克等多種臨床癥狀。越來越多的研究表明豬鏈球菌的感染宿主的范圍在不斷的擴大，涵蓋野生動物類、家禽類、牲畜類以及寵物類，感染宿主范圍的拓展和人群感染率的不斷增加表明這種新型病原的環(huán)境適應能力和致病性都在不斷的進化，提示我們要重視該新發(fā)病原，并阻斷其在食品生產(chǎn)鏈中的傳播。
圖2 全基因組系統(tǒng)發(fā)育樹揭示了豬鏈球菌宿主相關性
研究人員對全世界1634 個菌株的全基因組數(shù)據(jù)進行了比較基因組學分析，揭示了 3 個與宿主密切相關的種群結構，分別為人類適應性菌株組（HAC，Human-associated Clade）、健康豬組（HPC, Healthy-pig Clade）和病豬組（DPC, Diseased-pig Clade)。研究發(fā)現(xiàn)，HAC組的菌株來源于9個不同的國家，說明該類型的菌株已經(jīng)在全球進行傳播和擴散，其中在亞洲形成3個平行進化的流行性支系（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），其中支系Ⅰ為引起了中國的兩次大爆發(fā)的中國特有序列型——ST7菌株；支系Ⅱ為ST1型菌株組成，該支系的菌株攜帶一個與89kb高度類似的78kb的毒力島，正在中國和越南之間傳播；支系Ⅲ為新型的ST7菌株，該支系的菌株攜帶一個含多類抗性基因的127kb的耐藥島，目前已經(jīng)在中國境內多個省份發(fā)現(xiàn)。支系Ⅱ、Ⅲ為本研究新鑒定的2個支系，需要引起我們高度重視。
圖3 生物地理學推斷HAC組菌株全球可能的傳播路徑
華中農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院研究生董星星和上海巴斯德研究所研究員晁彥杰為本論文共同第一作者。華中農(nóng)業(yè)大學李錦銓研究員和浙江大學的馮曄副教授為共同通訊作者。本研究獲得了國家重點研發(fā)計劃，國家自然科學基金，湖北省科技創(chuàng)新專項，華中農(nóng)業(yè)大學校自主創(chuàng)新基金資助。
審核人 劉石林
【英文摘要】
Streptococcus suis, a ubiquitous bacterial colonizer in pigs, has recently extended host range to humans, leading to a global surge of deadly human infections and three large outbreaks since 1998. To better understand the mechanisms for the emergence of crossspecies transmission and virulence in human, we have sequenced 366 S. suis human and pig isolates from 2005 to 2016 and performed a large-scale phylogenomic analysis on 1,634 isolates from 14 countries over 36 years. We show the formation of a novel human-associated clade (HAC) diversified from swine S. suis isolates. Phylogeographic analysis identified Europe as the origin of HAC, coinciding with the exportation of European swine breeds between 1960s and 1970s. HAC is composed of three sub-lineages and contains several healthy-pig isolates that display high virulence experimental infections, suggesting healthy-pig carriers as a potential source for human infection. New HAC-specific genes are identified as promising markers for pathogen detection and surveillance. Our discovery of a human-associated S. suis clade provides insights into the evolution of this emerging human pathogen and extend our understanding of S. suis epidemics worldwide.
原文鏈接：https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/emmm.202013810
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