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全基因组测序在中国结核病耐药监测和耐药水平测定中的应用

2024-05-20

  作者:刘东鑫,黄飞,张国良,贺文从,欧喜超,何萍,赵冰,朱宝利,刘飞,李志远,刘春法,夏辉,王胜芬,周杨,Timothy M.Walker,刘磊,Derrick W.Crook,赵雁林

  目的

  WHO呼吁将最广泛的药敏试验作为“终止结核病行动”的一部分,但目前常用的药敏检测方法中,传统的表型药敏耗时长,操作繁琐,难以在长期重复的耐药监测中进行应用;快速分子药敏诊断方法大多针对主要的耐药位点,仅用这种方式进行长期的耐药监测会导致含有稀有耐药位点的菌株爆发流行。全基因组测序(WGS)可以确认所有的耐药相关位点突变情况,但中国还没有大数据支撑此类研究。我们对中国耐药监测点的菌株进行了表型药敏和WGS,旨在研究WGS预测药敏表型的准确性,评估WGS在耐药监测中的应用,并揭示不同耐药突变位点引起耐药水平的变化。

  方法

  从来自我国31个省份的70个全国结核病耐药监测点的菌株中获得4880株结核分枝杆菌分离株,用微量滴定板法检测分离株对10种抗结核药物的敏感性(吡嗪酰胺的敏感性用BACTEC MGIT 960测得),同时对所有的分离株进行WGS。将WGS预测的耐药结果和表型药敏的结果比较,确定WGS预测耐药的准确性。

  结果

  研究发现,WGS预测菌株对异烟肼、利福平、乙胺丁醇耐药准确性较高,敏感性高于92.92%(95%CI ,88.19-97.65);WGS预测吡嗪酰胺耐药的敏感性为50.52%(95%CI ,40.57-60.47);对6种二线抗结核药的预测敏感性在85.05%(95% CI,80.27-89.83)至96.01%(95%CI,93.89-98.13)(表1)。rpoB S450L、katG S315T和gyrA D94G突变会导致高水平的耐药性,rpoB L430P、rpoB L452P、fabG1 C-15T和embB G406S产生低水平的耐药性或低于流行病学界值水平的MIC升高(图1)。同样二线药物的不同耐药位点导致耐药水平也各不相同(图2)。

图1 一线药物不同突变位点的分布及对应的MIC值

图2 二线药物不同耐药突变位点的分布及对应MIC值

  结论及意义

  在中国WGS可准确预测表型敏感性,可作为耐药监测和耐药水平检测的重要工具;它可以成为结核病耐药监测和确定临床治疗方案的重要方法。本研究的实施会促进我国结核病由传统药敏向分子药敏的转换,通过这项研究获得中国耐药突变位点的基线数据,可以在未来监测项目进行时发现正在出现的克隆和逃脱突变。然后可以根据需要调整我们的靶向快速分子检测,以改善个体临床护理。此外,根据不同地区耐药趋势的变化,可以制定有针对性的耐药结核病防治策略。

  本研究成果发表在 Clinical Microbiologyand Infection 杂志,Doi: 10.1016/j.cmi.2021.09.014。