比较基因组学揭示金黄色葡萄球菌在临床的伪爆发特征

  耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种流行分布于医院和社区的重要致病菌。 甲氧西林耐药通常与mecA基因编码的PBP2a蛋白密切相关，此外，同源基因——mecC基因与PBP2a的产生同样具有相关性，但关于mecC基因的报道相对较少。部分研究表明，一些金黄色葡萄球菌虽对β内酰胺类抗生素产生耐药性，但并没有写到mecA或mecC基因;若将β内酰胺类抗生素用于治疗此类菌株引起的病例，可能会使疾病加重或预后效果差等。

  早期研究数据显示，菌株产生低水平苯唑西林和/或甲氧西林耐药(BORSA)主要表现为，β内酰胺酶过表达，过量产生β内酰胺酶;而在加入β内酰胺酶抑制剂后，耐药菌株便会恢复对苯唑西林的敏感性。另外一个关于BORSA产生的假说是：PBP蛋白修饰导致出现低水平耐药以及PBP4蛋白的水平升高。

  早在2020年，美国圣路易斯儿童医院感染预防团队调查发现，2019年从新生儿重症监护病房(NICU)患者的前鼻采集的MRSA筛查呈不规则阳性。巴尼斯犹太医院微生物实验室通过药敏试验、基因型和MRSA表型替代了标志物检测(例如mecA、PBP2a)和全基因组测序(WGS)，确定了42株可疑分离株以及从阳性培养基中复苏的60株分离株的特征。本研究目的在于，通过MALDI-TOF MS对这些菌株进行菌种鉴定;采用PBP2a侧流实验、头孢西丁/苯唑西林药敏试验、PCR检测mecA和mecC以及6种商业化MRSA检测琼脂对耐甲氧西林的菌株进行进一步鉴定，分析这些分离株的基因组相关性，以用于疫情评估，生成计算模型以识别与BORSA表型相关的基因组，并评估MRSA筛查琼脂检测MRSA和BORSA的有效性。

  研究结果显示，所有菌株均鉴定为金黄色葡萄球菌，MRSA仅有8株(头孢西丁耐药、PBP2a阳性、可在所有的MRSA筛选平板中生长)。其中1株MRSA为对头孢西丁敏感，但其PBP2a以及mecA基因为阳性。剩余的33株均对头孢西丁敏感、PBP2a阴性、mecA阴性检出。有趣的是，这些菌株在不同的MRSA筛选平板中的生长情况不同，其敏感特性反而与苯唑西林中度耐药的金黄色葡萄球菌(BORSA)一致。通过比较基因组学分析发现，这些BORSA分离株具有遗传多样性;另外，从NICU在8个月内没有出现两株或以上的克隆株，由此说明以上菌株没有克隆株出现或出现基因的水平转移。我们通过6种方法(如PBP2、PBP4和GdpP的替换和截短以及β -内酰胺酶的过表达-用于生成随机森林分类器)，以区分研究获得的BORSA和MSSA。研究结果显示，我们构建了一套可准确预测分布在两蔟的BORSA的表型的实验方案。综上所述，我们意外发现NICU存在BORSA污染;现有的MRSA少选方法对BORSA进行错误的分类，以及我们挖掘到了区分BORSA和MSSA的标志物。这项工作对不同的MRSA筛查方法以及MRSA流行病学研究具有重要意义。

  在本研究中，我们通过使用本实验的MRSA筛选琼脂对MRSA机型实时监控，意外发现NICU中存在的金黄色葡萄球菌的污染，尤其是BORSA。随后，分离株的表型确定和分子特征分析结果显示，此次为BORSA的意外污染。通过全基因组测序，我们分析了核心基因和辅助基因，生成了一个随机森林分类模型，以识别其突变体、PBP2和PBP4的截短、GdpP蛋白以及β内酰胺酶的过表达等。结果显示，所收集的金黄色葡萄球菌临床分离株中，BORSA的表型与MSSA有关。这些研究结果，有助于临床微生物实验以及弥补了临床MRSA识别的缺陷，引起研究者对非mecA介导的BORSA表型的关注。

  参考文献

  1. Sawhney, S. S.; Ransom, E. M.; Wallace, M. A.; Reich, P. J.; Dantas, G.; Burnham, C. D., Comparative Genomics of Borderline Oxacillin-Resistant Staphylococcus aureus Detected during a Pseudo-outbreak of Methicillin-Resistant S. aureus in a Neonatal Intensive Care Unit. mBio 2022, 13 (1), e0319621.