新疆喀什维吾尔族结核病患者结核分枝杆菌5个VNTRs基因分型研究

目的:应用多位点数目可变串联重复序列分析(multiple loci VNTR analysis,MLVA)技术,对新疆喀什地区维吾尔族结核病患者结核分枝杆菌临床分离株进行基因分型,探讨5个数目可变串联重复序列(VNTR)基因型种类及其分布。方法:收集结核分枝杆菌,采用PCR和琼脂糖凝胶电泳技术,结合BioNumerics5.0软件,对其5个VNTR位点进行结果分析。结果:分离出58株结核分枝杆菌,分为4个基因群21个基因型,分别为Ⅰ群占19.1%,含7个基因型;Ⅱ群占3.4%,含2个基因型;Ⅲ群占67.2%,含9个基因型;Ⅳ群占10.3%,含5个基因型。结论:新疆喀什地区维吾尔族结核病患者的结核分枝杆菌存在明显的基因多态性,且存在主要流行菌群。     

二代测序技术在结核分枝杆菌研究中的应用进展

结核病是由结核分枝杆菌引起的全球第二大传染病。二代测序技术为从基因组水平研究结核分枝杆菌提供了重要的研究方法。本文从结核病流行病学、结核分枝杆菌耐药和进化及相关生物信息学等方面,介绍二代测序技术在结核分枝杆菌研究中的应用进展。     

可变数目串联重复序列在上海崇明岛地区结核分枝杆菌北京基因型菌株微进化研究中的应用

本文通过对上海市疾病预防控制中心收集并保存的、来源于上海崇明岛地区痰培养阳性肺结核患者的135株结核分枝杆菌北京基因型菌株进行可变数目串联重复序列(VNTR)和单核苷酸多态性(SNP)基因分型,并构建最小生成树(MST),来寻找适合研究北京基因型菌株微进化的VNTR组合及区分不同亚型的分子标志。结果显示,16位点VNTR与SNP的分型结果最匹配,适合于研究该地区北京基因型菌株的微进化;SNP单倍型主要集中在ST10(42.2%)、ST19(30.4%)、ST22(14.1%)3个类型;4个VNTR位点(Mtub21、QUB26、MIRU16和QUB4156)可能是区分北京基因型菌株不同亚型的分子标志。     

全基因组测序在病原菌分型与溯源中的应用研究进展

细菌分子分型已成为监测细菌感染性疾病的暴发流行与明确病原菌传播途径的重要工具.随着全基因组测序技术的日益兴起,公共数据库中已产生大量的细菌基因组数据,迫切需要研究人员充分认识和理解该技术,并掌握多种生物信息学工具挖掘并解读测序数据.本文系统概述了全基因组测序技术与生物信息学工具在病原菌分型与溯源中的应用,并对全基因组测...     

两株超级广泛耐药结核分枝杆菌全基因组比较分析

【目的】结合现有数据,通过对两株临床超级广泛耐药的结核分枝杆菌全基因组的测序和分析,发现其型别相关的突变位点,解释发生广泛耐药的基因组突变机制。【方法】利用Solexa第二代测序技术对两株广泛耐药结核分枝杆菌(FJ05194和GuangZ0019)进行全基因组测序分析。以H37Rv为参考序列得到两株广泛耐药菌株的单核苷酸多态性(SNPs),构建系统发育树鉴定菌株型别,判断突变位点中型别相关和非型别相关的SNPs。定位SNPs所在的基因组区域,对型别相关的突变基因进行KEGG通路的富集分析,对非型别相关的突变基因和间隔区判断是否与耐药相关。【结果】两株广泛耐药菌株分别属于Lineage2和Lineage4型别,两菌株在碱基替换方面存在差异性,Lineage2型别相关的基因功能富集于ABC转运蛋白和核苷酸切除修复的通路。耐药方面,发现了已知的耐药相关基因的突变(rpoB、katG、rpsl、gyrA、gyrB、embB和ethA等),但卷曲霉素和卡那霉素相关的rrs、tlyA和eis启动子区域未发生突变,不足以解释其耐药性的产生。与最新报道的候选耐药基因比较,发现了卷曲霉素和卡那霉素相关的突变(Rv1393c、Rv0265c和narX等)和外排泵相关的pstB、Rv2333c和Rv2687c突变。【结论】结核分枝杆菌Lineage2型别相关的SNPs中含有影响结核分枝杆菌突变率和耐药性的突变。对于两株超级广泛耐药的结核菌,已知的激活药物或药靶相关的单耐药基因突变集合不能完全解释其广泛耐药性,还涉及新候选结核耐药基因、外排泵和补偿等其他潜在机制的相关基因突变。     

全基因组测序技术对沙门氏菌血清型和耐药性的预测能力分析

【目的】评价全基因组测序技术在沙门氏菌血清型和耐药性检测方面的应用能力。【方法】对我国1950–2015年分离的290株鸡源沙门氏菌用常规检测方法进行了血清分型和药敏试验;提取全基因组进行测序,应用SeqSero和ResFinder数据库分析沙门氏菌的血清型和耐药性;对用常规检测方法和全基因组测序分析方法得到的血清型和耐药性结果进行比较,分析两种方法所得结果的符合性情况。【结果】沙门氏菌的主要血清型为肠炎和鸡白痢(≥84.5%),常规检测方法和全基因组测序分析方法在沙门氏菌血清分型方面的总体符合率为97.6%。对11种抗菌药物的最小抑菌浓度(MIC)检测结果显示,沙门氏菌对磺胺异噁唑(39.3%)、氨苄西林(39.0%)和粘菌素(39.0%)的耐药率较高,对其他抗菌药物的耐药率较低。全基因组测序分析能够100%预测美罗培南、氟苯尼考、阿奇霉素和阿莫西林/克拉维酸的耐药性,而且对恩诺沙星、四环素、复方新诺明、氨苄西林、头孢噻呋、磺胺异噁唑的预测符合率均超过95.0%。【结论】本研究结果表明,全基因组测序技术对沙门氏菌的血清分型和耐药性的预测具有较高的准确性和敏感性,是分析沙门氏菌血清型和...     

基于全基因组测序的丁酸梭菌安全性评价

丁酸梭菌为革兰氏染色阳性专性厌氧菌,其主要代谢产物为丁酸,其次为乳酸、乙酸等有机酸,广泛分布于动物和人的肠道中。丁酸梭菌作为益生菌,在人以及动物的疾病预防、肠炎等疾病的治疗中均有良好的效果[1]。开展了丁酸梭菌全基因组测序,从耐药性、毒力基因、致病性等方面综合评价了丁酸梭菌的安全性能。结果显示,丁酸梭菌基因组DNA总长度4 709 567 bp,其中包含1条环状染色体DNA、1条环状质粒和2条线性质粒DNA。环状染色体DNA大小为3 873 131 bp,G+C摩尔百分含量为28.86%,环状质粒DNA大小为769 297 bp,G+C含量为28.33%,线性质粒1 DNA大小为49 922 bp,G+C含量为28.26%,线性质粒2 DNA大小为17 217 bp,G+C含量为27.89%。基因组中共检测到4 285个基因、87个tRNA基因、44个rRNA基因和3个sRNA基因;通过与CARD和ARDB数据库相比较,丁酸梭菌全基因组中未检测到数据库中已经收录的耐药基因及致病性相关基因的存在,分析结果为今后进行安全性评价试验奠定了基础。     

高通量测序技术在农作物全基因组序列测定中的应用概览

近几年飞速发展的高通量测序技术(next generation sequencing,NGS)在生命科学研究的各个领域充分展现了其低成本、高通量和应用面广等优势。在现代农业生物技术领域,利用高通量测序技术,科学家们不仅能更经济而高效对农作物、模式植物或不同栽培品种进行深入的全基因组测序、重测序,也可以对成百上千的栽培品种进行高效而准确的遗传差异分析、分子标记分析、连锁图谱分析、表观遗传学分析、转录组分析,进而改进农作物的育种技术,加快新品种的育种研究。其中,获得农作物的全基因组序列是其他研究和分析的基础。本文通过介绍近年来发表的一些利用高通量测序技术进行的农作物全基因组测定和组装的工作,展示高通量测序技术在现代农业生物技术领域的广泛前景以及其建立起来的研究基础。     

全基因组测序与生物信息学分析在细菌耐药性研究中的应用

随着耐药细菌的大量出现及广泛传播,细菌耐药性成为全球备受关注的问题。耐药细菌的特征如耐药基因、毒力因子、质粒分型等以及不同菌株间亲缘关系对于细菌耐药性流行病学及分子生物学的研究有着十分重要的意义。但是传统的技术手段如聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)和脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis,PFGE)等得到的结果不够全面且精确度低,对于现有的研究存在很大的局限性。全基因组测序技术(Whole genome sequencing,WGS)和生物信息学分析(Bioinformatics analysis)由于能够快速详尽地得到耐药细菌的特征,也能更加精细地判断不同菌株间的进化关系,逐渐成为更加有效的技术手段,为耐药性研究提供了有效的帮助。因此,文中系统地介绍全基因组测序分析流程中的各个步骤,主要包括文库构建、平台测序以及后期数据分析三大方面的不同方法和其相应的特点,期望相关研究人员对此能够有更全面的了解,并得到一定的帮助。     

一株污水源多重耐药大肠杆菌的耐药性检测及全基因组测序分析

【背景】水体环境分布广、流动性强,是耐药菌和耐药基因传播的主要媒介。【目的】了解北方污水厂大肠杆菌携带的耐药基因及可移动遗传元件情况。【方法】从北方污水厂筛选出一株多重耐药大肠杆菌,通过药敏试验进行耐药性检验,采用96孔板法测定菌株的最小抑菌浓度,利用酶标仪探究亚抑菌浓度抗生素对菌株生长的影响,并对菌株进行全基因组测序,对其携带的耐药基因及可移动遗传元件进行预测。【结果】大肠杆菌WEC对四环素、环丙沙星、诺氟沙星和红霉素具有耐药性,亚抑菌浓度的四环素、环丙沙星和诺氟沙星能够延缓或抑制菌株的生长。WEC菌株的基因组中包含一条大小为4 782 114 bp的环状染色体和2个大小分别为60 306 bp (pWEC-1)和92 065 bp (pWEC-2)的环状质粒。菌株共携带129个耐药基因,其中128个位于染色体上,在染色体上预测到原噬菌体、基因岛及插入序列的存在,部分可移动遗传元件携带有耐药基因。质粒pWEC-1中无耐药基因,pWEC-2含有1个耐药基因,在质粒基因组中预测到原噬菌体和插入序列。【结论】污水源大肠杆菌WEC是一株多重耐药菌株,其基因组中携带耐药基因和多种可移动遗传元件...     

广泛耐药结核分枝杆菌耐药机制及其疾病诊断的研究进展

自20世纪90年代以来,全球结核病疫情回升,结核分枝杆菌耐药是其中的一个重要原因.广泛耐药结核病是指在耐多药结核病(即同时对异烟肼和利福平耐药的结核分枝杆菌引起的结核病)的基础上,还对氟喹诺酮类药物和至少3种二线静脉用抗结核药物(卷曲霉素、卡那霉素、阿米卡星)中的1种耐药的结核分枝杆菌引起的结核病.我国是结核病高流行国...     

耐药结核分枝杆菌基因组信息挖掘

<正>由于结核分枝杆菌的耐药性问题,使结核病这个古老的传染病死灰复燃,并成为全球性的严重公关问题。从1998年首个结核分枝杆菌(H37Rv)全基因组完成图的获得[1],到近年来采用新一代测序技术对多个菌株进行高通量的基因组测序与分析,对结核分枝杆菌进化及耐药机制的认识不断深入。关于结核分枝杆菌菌株的基因组比较分析有多篇报道,包括对中国12个省来源的161株结核分枝杆菌     

耐药结核分枝杆菌潜伏-复发感染动物模型的研究进展

潜伏结核感染(latent tuberculosis infection,LTBI)复发是新发结核病的主要来源,其中耐药结核病所占比例较大,使耐药LTBI复发的防控成为结核病研究的重点。耐药结核分枝杆菌潜伏-复发感染动物模型是开展耐药结核病防控相关机制研究、抗耐药结核分枝杆菌药物和疫苗研究的基础。目前耐药结核分枝杆菌感染动物模型缺乏,而已有的结核分枝杆菌标准株H37Rv潜伏-复发感染模型存在缺陷,如小鼠模型的潜伏期荷菌量偏高、复发期变异大,而猴模型的潜伏期和复发期不可预测。模型的可控性差使其应用困难,且缺乏可用的免疫学评价指标,导致远期复发无法预测。因此,基于现有H37Rv潜伏-复发感染动物模型的制备方法,展望耐药结核分枝杆菌潜伏-复发感染动物模型可能存在的缺陷,通过选用新的抑菌剂和诱导剂,制备有稳定潜伏期、潜伏时长适中、复发起点和复发水平变异小的动物模型,是未来耐药结核分枝杆菌潜伏-复发感染动物模型研究的方向。     

Genomic landscapes of Chinese sporadic autism spectrum disorders revealed by whole-genome sequencing

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder with considerable clinical and genetic heterogeneity.In this study,we identified all classes of genomic variants from whole-genome sequencing (WGS) dataset of 32 Chinese trios with ASD,including de novo mutations,inherited variants,copy number variants (CNVs) and genomic structural variants.A higher mutation rate (Poisson test,P2.2×10~(-16)) in exonic (1.37×10~(-8)) and 3'-UTR regions (1.42×10~(-8)) was revealed in comparison with that of whole genome (1.05×10~(-8)).Using an integrated model,we identified 87 potentially risk genes (P0.01) from 4832 genes harboring various rare deleterious variants,including CHD8 and NRXN2,implying that the disorders may be in favor to multiple-hit.In particular,frequent rare inherited mutations of several microcephaly-associated genes (ASPM,WDR62,and ZNF335)were found in ASD.In chromosomal structure analyses,we found four de novo CNVs and one de novo chromosomal rearrangement event,including a de novo duplication of UBE3A-containing region at 15q11.2-q13.1,which causes Angelman syndrome and microcephaly,and a disrupted TNR due to de novo chromosomal translocation t (1;5) (q25.1;q33.2).Taken together,our results suggest that abnormalities of centrosomal function and chromatin remodeling of the microcephaly-associated genes may be implicated in pathogenesis of ASD.Adoption of WGS as a new yet efficient technique to illustrate the full genetic spectrum in complex disorders,such as ASD,could provide novel insights into pathogenesis,diagnosis and treatment.     

耐药结核分枝杆菌的适应性代价与补偿性进化

结核病耐药率的攀升是目前全球结核病防控面临的重大挑战。结核分枝杆菌主要通过其基因组中耐药相关基因发生点突变而获得耐药性。由于耐药相关基因通常具有重要的生理功能,其突变往往会导致结核分枝杆菌自身适应性下降,即产生“适应性代价”。然而,耐药结核分枝杆菌可通过进一步积累其他特定突变来回复其适应性,这种能使其适应性上升的突变称为“补偿性突变”。耐药结核分枝杆菌的补偿性进化被认为是耐药结核病广泛传播与流行的生物学基础。近年来,在结核病分子流行病学和基础研究领域,针对耐药结核分枝杆菌的补偿性进化开展了大量研究。本文从结核分枝杆菌的耐药分子机制、耐药突变的适应性代价与补偿性进化,以及补偿性进化如何影响耐药结核病传播等方面,综述耐药结核分枝杆菌补偿性进化的研究进展。     

结核分枝杆菌三种耐药基因的检测方法

建立3种结核分枝杆菌耐药基因的检测方法,探讨耐药基因突变与耐药性的关系。将58株临床分离株均做聚合酶链反应-单链构象多态性分析(PCR—SSCP)和传统药物敏感试验。结果表明,结核分枝杆菌耐药基因突变与耐药水平有密切联系,绝大多数结核分枝杆菌耐药基因突变发生在高耐药株,少部分在低耐药株发生基因突变。     

结核分枝杆菌耐吡嗪酰胺分子机制研究

吡嗪酰胺(PZA)是结核病短程化疗中的一线抗结核药物,由吡嗪酰胺酶转换成为活性形式吡嗪酸而生效。吡嗪酰胺酶由pncA基因编码,pncA基因突变会导致该酶活性丧失,与PZA耐药性产生有关。为了进一步明确PZA耐药性产生的基因学基础和PZA耐药株的pncA基因突变率,对中国100株结核分枝杆菌临床分离株进行了DNA序列测定,其中85株为PZA耐药株,15株为PZA敏感株。PZA耐药株有27%(23/85)发生了pncA基因突变,从而导致吡嗪酰胺酶基本氨基酸序列的改变,突变分布在pncA基因开读框架17-546位的核苷酸。其中有一株突变位于pncA基因的调节区域-11位处。同时发现20%(3/15)pncA敏感株也发生了pncA基因突变。敏感株发生突变可能是由于PZA敏感性实验不准确或存在其它耐药机制。实验表明,pncA基因突变是PZA耐药的主要机制之一,中国PZA耐药临床分离株尚存在其它耐药分子机制。     

结核耐药基因的基因芯片检测及临床应用

目的:采用基因芯片技术对结核分枝杆菌中常见耐药基因rpoB、katG及inhA进行检测,以了解结核分枝杆菌的耐药情况,及基因芯片技术检测结核菌耐药基因的临床应用价值。方法:收集40例涂片抗酸染色阳性并经分枝杆菌菌种鉴定芯片鉴定为结核的样本进行结核耐药基因检测。结果:40例样本中,14例无法判读结果,占35%,检出26例,检出率为65%。其中,无突变的野生型21例,占52.5%;突变型5例,总突变率为12.5%;3例rpoB基因的531点单独突变(TCG→TTG),突变率为7.5%;2例katG基因的315点单独突变(AGC→ACC),突变率为5%。结论:结核耐药基因芯片试剂盒检测结核菌耐药基因时针对单个菌落,用痰样本直接检测耐药基因虽能简便快速地了解结核分枝杆菌的耐药情况,但会出现一些无法判读的结果,原因须进一步探讨。