近日，中国医科大学附属第一医院在《Emerging Microbes & Infections》期刊（最新影响因子8.4）发表最新研究成果！本研究收集了29株与棘白菌素耐药性增加相关的分离株，并通过抗真菌药物敏感性试验和全基因组测序评估了棘白菌素耐药性的进化过程。这项研究为耳念珠菌棘白菌素耐药性的分子途径提供了深入探索。
本研究的测序和分析由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
研究背景
耳念珠菌（Candida auris）作为一种新兴的、多药耐药的真菌病原体，已被世界卫生组织列为高度关注的优先病原体。其高耐药性和快速传播能力给全球公共卫生带来了严峻挑战。特别是棘白菌素类药物，作为治疗耳念珠菌感染的一线药物，其耐药性的出现更是引起了广泛关注。然而，关于耳念珠菌如何逐步发展出对棘白菌素类药物的耐药性，特别是FKS1基因以外的其他基因突变在耐药过程中的作用，仍知之甚少。本研究关注了在棘白菌素治疗后出现耐药性的C. auris分离株，探索了棘白菌素暴露与药物耐药性出现之间的潜在关联，对C. auris分离株进行了全基因组微进化特征分析。
研究材料与方法
1.实验材料：中国沈阳地区临床分离的29株耳念珠菌
2.测序平台：Illumina Novaseq
3.分析内容：药敏试验、真菌重测序、系统发育分析、蛋白-蛋白互作网络分析等
研究结果
临床特征和药物敏感性分析
本研究共评估了29株菌，包括24株临床分离株。其中，7株ECN-R和6株ECN-E菌株被鉴定出来。这些菌株中，Y0021对氟康唑、两性霉素B以及三种棘白菌素均耐药。此外，在SICU8尿液标本分离的菌株中，棘白菌素MIC在治疗后增加。C. auris A411菌株在治疗前ANF、CAS和MCF的MIC分别为0.25、0.5和0.12 μg/mL；经过两次治疗后，A458（2022年6月27日）和A466（2022年7月9日）分离的菌株中三种棘白菌素的MIC均为0.5和8 μg/mL。然而，SICU8痰液分离的菌株未表现出MIC升高。A427（2022年5月26日）分离的菌株中，ANF、CAS和MCF的MIC分别为0.12、0.25和0.25 μg/mL，而A459（2022年6月27日）分离的菌株中每种药物的MIC相同。
表1 29株耳念珠菌的抗真菌药敏数据
系统发育分析
将本研究的29个C. auris分离株与之前研究中另外29个分离株结合在一起构建SNP系统发育树。前研究中获得的29个分离株中有25个聚集在亚群A，本研究中获得的29个分离株形成了亚群B（包括B1、B2和B3子亚群)。亚群B还包括前研究的四个分离株（RICU4 A7、RICU4 A8、RICU9 A52和C12A109），可能与本研究中的这29个分离株有遗传关系。此外，RICU40病例的所有分离株及其皮肤菌株（Y0021、Y0024）、邻近患者RICU37的Y0006和Y0010分离株都位于B1子亚群，并且具有紧密的遗传关联。SICU5病例及其皮肤菌株（Y0013）位于B2子亚群，而SICU8病例的分离株则位于B3子亚群。基于B1、B2和B3子亚群的系统发育分析表明，同一病房和同一患者的C. auris分离株之间最密切相关。
本研究中7株ECN - R菌株携带FKS1突变(即: A382和A466为S639P , A430为S639Y , A441、A447、A451和Y0021为S639F)。此外，9个ECN-R菌株中有8个是从尿液标本中分离出来的（其中两个来自以前的研究），另一个（Y0021）是从环境中分离出来的。另外6个尿液分离物（A357、A359、A360、A367、A458和A468）是ECN-E。
图1 耳念珠菌临床分离株的系统发育分析
全基因组SNP位点分析
对29株耳念珠菌进行WGS分析，共鉴定出47个突变基因。其中35个基因存在非同义突变，包括30个单核苷酸多态性（SNPs）、5个多核苷酸多态性（MNPs），12个基因发生同义突变。在非同义突变基因中，IFF6在所有菌株中均发生突变，RBR3在大多数菌株中发生突变。来自RICU40和RICU37的分离株有7个共同的突变基因，来自RICU40的4个尿分离株（A425、A441、A447和A451）和它的腹股沟菌株（Y0021）有AMN1突变。对35个非同义突变基因进行了蛋白质相互作用分析，其中有31个具有相互作用。通过实验确定了LRG1、MKC1和GSC1/FKS1之间的关联性，并且还进行了文本挖掘和共表达分析，MYO1、IFF6、LRG1、MKC1和GSC1/FKS1之间的关联性也通过实验确定并进行文本挖掘，而FAA4和FKS1之间的关联性仅通过共表达确定。
图2 非同义突变基因热图（A）和蛋白互作网络分析（B）
特征基因的可追溯性分析
在四个病例的系列菌株中，追踪了已知功能非同义突变基因的谱系，并绘制了这些基因的非同义突变图谱。结果显示FKS1、ALR2、SLD1、UTP22和MRPL10突变仅发生在ECN-R菌株中；而MET15、MPH1、CDR1、UPC2和IRA2突变仅出现在ECN-E菌株中；RBR3、IFF6、YOR1、THR4、PRO41、RAD2、ECM22、PWP2、MYO1、LRG1、PIN3、MKC1、FAA4、SCH9、NSP1和AMN1突变同时存在于ECN-S和ECN-R菌株中。IFF6和RBR3在几乎所有的早期分离株（MIC = 0.12µg/mL）中都发生了突变。FKS1突变的7株菌株，SICU8 A466、RICU40 A441、RICU40 A447、RICU40 A451、RICU40 A430、RICU38 A382和Y0021均对MCF耐药（MIC = 8µg/mL）。
图3 从病例分离到MCF MIC到非同义突变SNPS基因的桑基图
结论
本研究通过综合应用抗真菌药物敏感性测试和基因组测序技术，深入探讨了耳念珠菌对棘白菌素类药物耐药性的进化机制，揭示了FKS1基因突变在耐药过程中的核心作用。同时，研究还发现了其他基因在耐药进化中的潜在贡献，为理解耳念珠菌耐药性的复杂性和多样性提供了新的视角。这些发现不仅有助于我们更好地认识耳念珠菌的耐药机制，还为开发新的抗真菌药物和治疗策略提供了重要的理论依据。
如需进一步讨论，欢迎发邮件或者致电我们哟（邮箱地址：microsupport@personalbio.cn，联系电话：021-80118168-8617）！
文章索引：
Tian S, Wu Y, Li H, Rong C, Wu N, Chu Y, Jiang N, Zhang J, Shang H. Evolutionary accumulation of FKS1 mutations from clinical echinocandin-resistant Candida auris. Emerg Microbes Infect. 2024 Dec;13(1):2377584. doi: 10.1080/22221751.2024.2377584.
微生物基因组产品目录 |
细菌基因组denovo测序 |
细菌重测序 |
真菌基因组denovo测序 |
真菌基因组重测序 |
病毒/噬菌体测序 |
质粒/BAC克隆子测序 |
动物线粒体测序 |
植物线粒体测序 |
植物叶绿体测序 |
1
END
1
