The key role of iroBCDN-lacking pLVPK-like plasmid in the evolution of the most prevalent hypervirulent carbapenem-resistant ST11-KL64 Klebsiella pneumoniae in China
Xinmiao Jia, Ying Zhu, Peiyao Jia, Cuidan Li, Xiaobing Chu, Tianshu Sun, Xiaoyu Liu, Wei Yu, Fei Chen, Yingchun Xu, Qiwen Yang
期刊：DRUG RESISTANCE UPDATES
2024年影响因子/JCR分区：15.8/Q1
原文链接网址：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39178714/
高毒力碳青霉烯耐药的肺炎克雷伯菌（hv-CRKP）通常携带由质粒介导的高毒力和碳青霉烯耐药基因，因其同时兼具高致病性、多重耐药性和强传播性，造成多种抗生素失效，引起非常严重的感染，给临床治疗带来巨大的困难与挑战。探究hv-CRKP毒力/碳青霉烯耐药质粒的转移机制，以及hv-CRKP的形成和进化途径对控制hv-CRKP感染具有重要意义。
本研究基于239株中国多中心临床肺炎克雷伯菌分离株和1014株NCBI菌株，通过比较基因组学分析确定了中国hv-CRKP的优势克隆，并阐明了其基因组遗传特征和形成路径。此外，通过质粒结构分析、克隆株构建、转录组分析和质粒接合转移实验揭示了影响毒力质粒转移的因素，并进一步解析了中国hv-CRKP优势克隆群成功流行的遗传基础。
研究结果显示，ST11-KL64是中国hv-CRKP的优势克隆群，其主要通过ST11-KL64 CRKP从hvKP中获得pLVPK-like毒力质粒进化而来，但相较于hvKP，ST11-KL64 hv-CRKP的毒力质粒缺失了毒力基因簇iroBCDN。细胞实验和小鼠感染模型证明，iroBCDN的缺失并没有降低hv-CRKP的毒力，相反地，iroBCDN的缺失可以上调菌株毒力/碳青霉烯耐药质粒接合转移和氧化应激相关基因的表达，从而促进pLVPK-like毒力质粒从hvKP向ST11-KL64 CRKP中的转移，形成hv-CRKP，并可进一步增强hv-CRKP的抗氧化能力和在巨噬细胞中的存活能力。iroBCDN的缺失提升了hv-CRKP的生存能力，而不降低其毒力，从而赋予其一定的进化优势，促进hv-CRKP的成功流行和传播。
本研究首次阐明了iroBCDN在毒力质粒从hvKP向CRKP转移中的关键作用，为深入理解CRKP与hvKP之间的进化提供了新的视角，同时，也为解析ST11-KL64 hv-CRKP在中国的广泛流行奠定了理论基础。
图1 hv-CRKP的形成路径及iroBCDN缺失提升毒力质粒接合效率示意图
图2 iroBCDN缺失增强hv-CRKP抗氧化和巨噬细胞中生存能力
贾鑫淼，博士，助理研究员（副研资格），北京协和医院&临床医学研究所转化医学国家重大科技基础设施生物信息技术平台
致力于病原微生物系统组学与微生物宏基因组学研究，擅长二代和三代高通量测序数据（基因组、转录组、甲基化组和宏基因组等）的生物信息学分析。主持和参与包括国家自然科学基金、国家重点研发计划在内的15余项科研课题。以第一或通讯作者（含共同）发表SCI论文21篇，包括Drug Resistance Updates、Advanced Science、Arthritis & Rheumatology、Nucleic Acids Research、Clinical and Translational Medicine等高水平期刊，授权发明专利7项，计算机软件著作权4项。
朱盈，北京协和医院检验科2022级博士研究生
褚晓冰，北京协和医院检验科2022级硕士研究生
以第一或共一发表SCI文章两篇，主要研究方向为肺炎克雷伯菌的致病/耐药机制及遗传进化规律。
杨启文，北京协和医院检验科副主任、研究员、博士生导师、国家“万人计划”科技创新领军人才
主要学术兼职：
欧洲临床微生物和感染病学会华人药敏委员会(ChiCAST)主席；
国家卫生健康委临床抗微生物药物敏感性折点研究和标准制定专家委员会副主任委员；
中国医院协会临床微生物实验室专业委员会秘书长兼副主任委员；
主要学术成绩：
主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等70余项科研课题；
国内外杂志发表论文超180篇，以第一作者/通讯作者发表SCI文章超70篇，包括Lancet
Microbe，Clin Infect Dis，EMERG
MICROBES INFEC等感染和微生物领域权威杂志；
第一发明人授权发明专利26项，其中国际专利2项，转化产品广泛应用于国内外临床医疗一线；
以主要完成人获教育部高等学校科技进步奖二等奖1项、中华预防医学会科技奖二等奖1项、北京市科技奖二等奖1项、中华医学科技奖三等奖2项、华夏医学科技奖三等奖1项、中华医学会分会奖7项等
文/贾鑫淼 编辑/王瞳 审阅/杨启文 监制/陈雨
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