利用CLC Genomics Workbench分析肺炎黴漿菌抗藥性機制
2023年冬季，中國多地兒童肺炎黴漿菌感染病例激增，抗感染相關藥物也異常搶手。但是肺炎黴漿菌沒有細胞壁，導致一般的抗生素類藥物對其並沒有影響。阿奇黴素作為一種大環內酯類抗生素被廣泛應用於肺炎黴漿菌感染，但是2,000年以來隨著耐大環內酯類肺炎黴漿菌M. pneumoniae (MRMP) 的增加，導致了治療失敗。尤其中國和日本的一些區域90%的流行株是MRMP。
2023年5月來自復旦大學附屬華山醫院抗生素研究所發表在Frontiers in Cellular and Infection Microbiology雜誌的文章，探索了肺炎黴漿菌對大環內酯類抗生素的抗藥機理。研究者用五種大環內酯類抗生素，在不同濃度梯度下誘導M. pneumoniae M129 (ATCC 293420) 突變，然後通過全基因組定序和生物資訊學分析檢測抗藥突變。
迭代過程中誘導的突變位點鑑定
抗生素濃度增加誘導突變過程中，研究者通過PCR和定序發現，ROX（羅阿奇黴素）最容易產生抗藥（0.25mg/L，23天2次迭代），而MID（麥迪黴素）最難產生抗藥（5.12mg/L，87天7次迭代）。在對14元環和15元環大環內酯類抗藥的突變體中檢測到23S rRNA V結構域中的點突變C2617A/T、A2063G或A2064C。而對16元環大環內酯類抗藥突變則富集在A2067G/C。麥迪黴素誘導過程中rplD出現G72R和G72V胺基酸變化。
表1. 迭代過程中誘導的突變位點
抗藥株全基因組定序
研究者進一步對5種抗生物素抗藥株進行了全基因組定序，然後採用CLC Genomics Workbench進行基因組拼接、參考基因組比對、突變位點檢測和平均核苷酸相似度（ANI）分析。結果表明，5個突變株的ANI>=99.99%，每個基因組上發現了7-11個突變位點，分佈在15個基因和4個基因間區。由14或15元環大環內酯抗生素誘導的突變體對所有大環內酯抗生素具有抗性，而由16元環大環內酯抗生素（麥迪黴素和交沙黴素）誘導的突變體仍然對14和15元環大環內酯抗生素敏感。表明麥迪黴素抗生素在誘導抗藥性方面不如其他大環內酯類藥物有效，並且誘導的抗藥性僅限於16元環大環內酯類藥物，這表明如果菌株敏感，則麥迪黴素作為首選治療可能有潛在益處。
表2. 突變株全基因組突變位點
CLC全基因組分析
CLC模組化功能設計，可以快速建構簡單易用的基因組拼接、參考序列比對、變異位點檢測和ANI分析流程，實現批次樣本分析。分析結果提供詳細的質控、拼接和比對報告以及變異位點列表和Genome Browser 可視化展示。
CLC Genomics Workbench豐富的分析模組可以滿足NGS定序不同應用資料分析，一站式的服務分析可以讓您省去大量寶貴的時間。
參考文獻：
Na Wang et al, Novel mechanisms of macrolide resistance revealed by in vitro selection and genome analysis in Mycoplasma pneumoniae, Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 22 May 2023.