浙江大学医学院刘越团队发现携带染色体耐药基因的细菌系统发育分支更易获得并保留质粒耐药基因

2026年6月17日，浙江大学医学院刘越研究团队在mSystems上发表了题为“Gain and loss of plasmid-borne antibiotic resistance genes are associated with chromosomal resistance presence in Enterobacteriaceae”的研究论文，揭示了染色体耐药基因的存在与质粒耐药基因的更高获得率和更低丢失率之间的显著相关性。

抗生素耐药性的不断出现使得传统的抗生素治疗方法面临着巨大压力。质粒作为主要载体在细菌间传播耐药基因是耐药菌产生的重要原因之一。然而，质粒耐药基因在细菌进化过程中的获得、丢失以及长期维持模式尚未得到充分解释。肠杆菌科作为临床耐药基因的重要储存库，包含了大肠杆菌、克雷伯菌以及沙门菌等重要的病原菌。因此，理解肠杆菌科细菌耐药性的长期演化模式，对于监测耐药风险具有重要的意义。

本研究分析了 6895 个肠杆菌科细菌的基因组，并利用基于细菌系统发育关系的基因获得和丢失模型，推断了质粒基因在进化过程中的获得、丢失以及数量变化（图1A–B）。研究结果表明，质粒获得新耐药基因家族的速度与其他基因家族的速度相近，但其数量增加和减少事件发生得更频繁。这些变化主要与细菌物种相关，而与耐药基因对应的药物类别之间的相关性较弱。

通过进一步比较亲缘关系相近的细菌分支（图1C），结果表明，对于整个肠杆菌科而言，在超过 80% 的基因组中出现染色体耐药基因的分支，其质粒耐药基因的获得率约为其“姐妹”分支的2.47倍，而丢失率仅为其姐妹分支的13.8%（图1D）。

这表明，染色体耐药基因的存在与质粒耐药基因的更高获得率和更低丢失率之间存在显著的相关性。这种群体层面的相关性可能反映了这些细菌分支具有相似的进化经历，或存在更有利于耐药基因获得和保留的遗传背景。该研究从进化的角度为耐药菌的监测和预警提供了理论依据，为识别潜在高风险耐药菌提供了另一种思路。

图1：质粒耐药基因在细菌进化过程中的动态变化及其与染色体耐药基因的关联。

（A-B）质粒耐药基因获得或丢失过程示意图。

（C）染色体耐药基因大于80%的细菌分支与染色体耐药基因低于20%的细菌分支示意图。

（D）不同细菌分支之间质粒耐药基因获得率和丢失率的比较。