Nature genetics/communications文獻——病原基因組

key words: pathogen genetics epidemiology
近幾年發的不少,且覆蓋方向很廣,做疫苗,做機制,做純分析,動植物病原,還有噬菌體,宏基因組的都有,挑了一部分

ng 1. Atlas of group A streptococcal vaccine candidates compiled using large-scale comparative genomics
(比較基因組做groupA鏈球菌候選疫苗)
GroupA鏈球菌(GAS)現在還沒有人疫苗,測了全球2083株GAS。由于同源重組和附件基因的可塑性,全球GAS的多樣性非常高。22個國家能有290個臨床相關的進化群,設計疫苗難度非常大。收集了曾研究過的抗體,逐一分析,從28個抗體中找到15個不僅自然變異度低且覆蓋度廣的候選抗體。

ng 2. Frequent transmission of the Mycobacterium tuberculosis Beijing lineage and positive selection for the EsxW Beijing variant in Vietnam\color{#ea4335}{*}
(北京系結核在越南的傳播和EsxW的正選擇壓力)
胡志明市的1635株結核和其他地區的3144株比較,發現L1系結核的長期潛伏感染,和北京系結核和L4系結核具有更大的burden。北京系結核在多個國家之間頻繁轉移,并且比L1系傳播的更厲害。進化壓力分析發現ESX-5 type VII-secreted protein EsxW在北京系中受到的選擇更強,可能是導致傳播能力強的原因。
方法:2008年12月-2011年7月間2091名越南人入組。入組標準是:18歲以上,HIV陰性,痰涂片陽性肺結核。過濾掉的是:18歲以下,HIV陽性,懷孕的,有抗結核治療史的。
具體分析方法可以仔細看,還沒看。

ng 3. Integrated analysis of population genomics, transcriptomics and virulence provides novel insights into Streptococcus pyogenes pathogenesis\color{#ea4335}{*}
(整合群體基因組,轉錄組和毒力研究化膿性鏈球菌的致病機制)
測了2101株emm28化膿鏈球菌,根據系統發育選了492個不同的菌做轉錄組,又選了50個做毒力評價。用了GWAS,eQTL,機器學習,和isogenic mutant strains整合分析,最終發現了一個單堿基的基因間區的indel,導致了全球表達譜的不同,并導致最終毒力不同。
方法:1991-2016年,26年的北美和歐洲6個國家的2101株GAS都拿來測序,平均測序深度是202×。遺傳相關性的分析是基于核心基因上的SNP做的,因此去掉了移動元件,噬菌體,整合共軛元件。主要的GAS群體分布在2個大clade和4個小clade上(貝葉斯聚類)。。。。往下是詳細結果。

ng 4. Adaptation of host transmission cycle during Clostridium difficile speciation
(艱難梭菌物種形成過程中宿主傳播周期的適應性)
腸艱難梭菌在進化。分析了906株菌,發現核心基因上的選擇壓力使得他們的菌種在進化,體現在孢子形成和糖代謝上。對新的菌種功能驗證,發現他們抗性更強,葡萄糖或果糖存在的時候宿主定殖能力更強。

nc 1. Population dynamics of an Escherichia coli ST131 lineage during recurrent urinary tract infection
(反復尿路感染的大腸桿菌動態變化)
研究了一個1970年尿路感染的老太太,持續五年的大腸桿菌ST131動態變化。發現P1A克隆與尿路感染和糞便定殖有關,P1A還具有多變的質粒,導致頻繁治療后產生耐藥和對腸分離物敏感兩個特性并存。(啥意思看不懂,總之是基因組分析發現外界壓力導致遺傳多態性)

nc 2. High-resolution micro-epidemiology of parasite spatial and temporal dynamics in a high malaria transmission setting in Kenya
研究瘧疾的空間和時間變化(傳播)。主要分析倆基因csp和ama1。2013年4月到2014年7月,收了442個瘧疾兒童,442個對應的control,以及兩組涉及到的家庭成員。三個原則評價遺傳相似性,sharing of parasite haplotypes on binary and proportional scales and the L1 norm。瘧疾兒童跟他們家庭成員的基因型最像。并且爆發情況下會出來獨特的分子特征。
這里的家庭成員指的是住在一個屋檐下的都算。內容不涉及實驗,但有特殊的多樣性計算算法。

nc 3. Dissecting the molecular evolution of fluoroquinolone-resistant Shigella sonnei
(志賀的氟喹諾酮耐藥分子進化)\color{#ea4335}{*}
分析了近400個地方性和非地方性的志賀基因組,目標是研究耐氟喹諾酮的進化。他認為現存的抗性是單個克隆擴張的結果。他們的結果是耐氟喹諾酮是由于后續積累的突變(gyrA-S83L, parC-S80I, and gyrA-D87G)造成了2007年南亞的抗性。這個克隆后續全球傳播,才到東南亞和歐洲。研究突變發現這個克隆隨著增加氧壓的應激適應逐漸固定突變變成優勢群。體外實驗還發現隨著敏感的部分逐漸失去競爭力,志賀的抗性逐漸增強。
方法:早前先用70株發現了單個克隆的擴張導致耐藥擴散。這次是收集了全球411個志賀,包括256個現代菌。假設認為南亞是氟喹諾酮抗性的發源地,所以優先選擇了起源于南亞的菌株,或者優先選擇了ciprofloxacin抗性變弱(中等抗性)的菌株。這種選擇方法勢必導致南亞志賀的代表菌株過多(確實如此),菌株年底跨了16年(1999-2014)。在這種采樣方法下,76%(313/411)的菌株表現出ciprofloxacin抗性(這就定義為FQr),最早的菌株是2008年的。這種采樣方法使我們能夠精細的重構FQr抗性進化史。

nc 4. A hybrid sub-lineage of Listeria monocytogenes comprising hypervirulent isolates
(李斯特菌高毒分離株的雜種子系,標題不懂怎么翻譯)
李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)是食源性的,是個高度異質的物種,目前就有4個進化完全不同的譜系。取的是來自一次嚴重的山羊李斯特爆發的菌,是一種李斯特主要譜系HSL-II和血清4h混合的亞譜系。HSL-II菌是高毒力的,有很強的器官定殖能力。新型菌既有Lm毒力島(LIPI-1)也有截短的LIPI-2的,編碼鞘磷脂酶(SmcL)——一個腸道入侵和細菌異位的毒力因子,還含有一點從其他致病菌L. ivanovii來的不連續的染色質片段。HSL-II表現出獨特的wall teichoic acid (WTA) 結構,能產生藥物抗性,細菌入侵和毒性。這種李斯特菌屬泛種毒力基因分離株的發現值得全球注意,研究Lm的超毒力譜系。
方法:NTSN,XYSN和15LG分別來自2011,2012和105年江蘇省山羊農場的爆發株?;疾〉纳窖虮憩F為腦膜炎,步態異常,伴有嚴重的神經系統癥狀,走路時會向一個方向盤旋。頭部傾斜伴隨著不協調的運動,無法進食和飲水。在將死階段,山羊口中流出粘稠的化膿唾液。尸檢發現山羊腦中均觀察到嚴重腦膜充血。培養該菌,呈現革蘭氏陽性,過氧化氫酶陽性和氧化酶陰性,無法利用D-甘露醇和D-木糖,但發酵了α-甲基Dmannoside。并且,沒有從L-鼠李糖(李斯特菌種的特征)產生酸。菌落在血瓊脂平板上溶血,馬氏紅球菌在克里斯蒂-阿特金斯-蒙克-彼得森(CAMP)反應中也呈陽性。用抗血清針進行抗原凝集表明屬于血清群4。所有分離株均與抗血清的鞭毛H-A和H-B抗原反應,但不與H-C抗原反應,說明具有不同的血清型,作者將它指定為4h??股乜剐员硇惋@示,除對克林霉素具有中等耐藥性外,對大多數抗生素敏感。具有上述特征的鼠李糖陰性李斯特分離株(16E)也在2016年從山羊飼養場中分離出來。選擇了從疫情和環境中獲得的三個獨立的代表性分離株XYSN,15LG和16E,做全基因組分析。

nc 5. Genomic epidemiology of syphilis reveals independent emergence of macrolide resistance across multiple circulating lineages\color{#ea4335}{*}
(梅毒的基因組流行病學揭示跨越多個循環譜系的大環內酯抗藥性是獨立出現的)
梅毒是梅毒螺旋體亞種。梅毒的一個譜系SS14正在擴大,出現了一個大的耐阿奇霉素的分支。測了梅毒螺旋體,用進化分析梅毒在人群中的循環。關聯耐大環內脂類藥物的表現和SS14亞種的基因型,發現了耐藥型和敏感型同時傳播。
方法:UK樣本是倫敦的,臨床檢測有梅毒的病人。US樣本是西雅圖的一個研究收的人群,包括21個病人和38個對照。

nc 6. The phylogeography and incidence of multi-drug resistant typhoid fever in sub-Saharan Africa
(非洲撒哈拉以南的耐多藥傷寒進化)
測2008-2015年間撒哈拉以南非洲國家的249株傷寒,加上全球的2057株的數據。主要分成三個基因型,4.3.1、3.1.1和2.3.2。前倆分別出現在非洲東部和西部。耐多藥型還分布在很多物種。耐多藥傷寒主要是在傷寒多發地,尤其是在15歲以下的兒童身上。
樣品沒啥特殊選擇

nc 7. Networks of genetic similarity reveal non-neutral processes shape strain structure in Plasmodium falciparum
(遺傳相似性分析揭示非中性進化過程影響惡性瘧原蟲遺傳結構)
理論基礎:病原體通過對抗體免疫反應產生交叉保護來競爭宿主。瘧疾的var多基因家族編碼了PfEMP1蛋白,通過同源重組和突變基因組改變非常大。每個基因組都有50-60個var基因,尚不清楚免疫選擇是否是改變遺傳結構的主要驅動力。但現有的研究非中性研究算法都需要對比中性研究算法。作者構建了兩個中性模型,考慮了瘧疾流行病學,但沒考慮種間競爭。

nc 8. Horizontal antimicrobial resistance transfer drives epidemics of multiple Shigella species
(耐藥基因水平轉移驅動了多種志賀的流行)\color{#ea4335}{*}
研究了男性×男性造成耐藥志賀的流行?;蚪M流行病學發現單個AMR質粒在志賀氏菌直接頻繁水平轉移增強了新的流行,這種流行比垂直轉移來的更嚴重,擴散更快。
方法:男性患者,旅行經歷不多或者旅行經歷患病性極低(總之不會通過其他途徑患?。?6-60歲。Interviews包括標準問卷調查研究旅行史,和患病確診前一個月內的性接觸。

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