文章题目：Genome
sequencing unveils blaKPC-2-harboring plasmids as drivers of enhanced
resistance and virulence in nosocomial Klebsiella pneumoniae
文章链接：doi: 10.1128/msystems.00924-23
发表时间：2024.2
发表期刊：mSystems
IF：5.0
研究背景：blaKPC-2一般位于质粒上，它不仅可以在克隆谱系内垂直传播，也可以在菌株之间水平传播，并进一步导致pKPC-2多样性的产生。目前已经报道的pKPC-2复制子，有IncFII、IncFIB、IncR、IncI2、IncX和ColE1等。中国流行的pKPC-2主要复制子类型包括IncFII(pHN7A8)/IncR、IncFII(pHN7A8)/Inc(pA1763-KPC)和IncFII(pKPHS2)/Inc(pA1763-KPC)。
研究对象：237株ST11的blaKPC-2携带CRKP分离株及其质粒pKPC-2
研究方法：药敏检测（AST）、全基因组测序（WGS）、比较基因簇分析、BLASTN拷贝数统计、RT-PCR、cgMLST、SNP分析、系统发育分析、接合转移实验、大蜡螟感染试验
主要研究内容及结果：
1、KPC-2-CRKP分离株的来源及基因组特征
图1 32株ST11 CRKP分离株的系统发育分析及分布（a. 核心基因组进化树，包括分离源、床单元和耐药基因信息；b. ICU中CRKP分离株的分布情况）
2、blaKPC-2携带质粒的种群结构及系统发育分析
图2 pKPC-2亚型的系统发育研究（MAFFT 7.310+ IQ-TREE 2.0.3）
3、院内pKPC-2的质粒重组和水平转移事件
IncFII/IncR型pKPC-2亚群的重组
图S2 pKPC-2亚群Subgroup1和Subgroup2的骨架特征
IncHI1B/IncFIB(K) 型杂合质粒的融合形成
图3 pKB16_E2_KPC杂合质粒的结构与形成（a. IncHI1B/IncFIB(K)型质粒同源结构的线性比较；b. pKB16_E2_KPC的重组融合）
4、院内pKPC-2的ARGs扩增
ARGs扩增频繁
IS26介导动态串联多拷贝ARGs
图4 ARGs多拷贝结构和验证（Aa. 不同ARGs拷贝数的菌株分布；Ab. 不同blaKPC-2拷贝数的ESBL阴性和阳性组分布；B. ARGs串联扩增结构比较；C. Nanopore BLASTn的拷贝数定量统计）
质粒进化对耐药性和毒力的影响
图5 ARGs多拷贝频率及质粒进化对宿主细菌的影响（a-c. ARG拷贝数与β-内酰胺酶抑制剂复合制剂的关系；d. CZA敏感组与耐药组之间blaSHV-12的相对表达量差异；e.大蜡螟感染模型中的J53及其转接合子毒力）
质粒的进化流程
图6 KB16的5个分离株进化关系参考图
文章结论
1、pKPC-2质粒存在三种进化模式：(i)与毒力质粒的共整合；(ii)水平基因转移；(iii) blaKPC-2、blaSHV-12和blaCTX-M-65的动态扩增。
2、多拷贝的blaKPC-2和blaSHV-12可以显著降低菌株对CZA的敏感性。
3、IncHI1B/IncFIB(K)型pKPC-2杂合质粒的形成来源于IS26插入介导的HGT以及与Tn3家族转座子相关的同源重组。
参考文献
Han X, Zhou J, Yu L, et al. Genome sequencing unveils blaKPC-2-harboring plasmids as drivers of enhanced resistance and virulence in nosocomial Klebsiella pneumoniae[J]. mSystems, 2024, 9(2): e0092423.
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