宏基因組測序 | 細數(shù)世界上最致命的五大細菌
2023-05-22 閱讀數(shù):3738
《柳葉刀》(The Lancet)發(fā)表的一項研究表明,常見的細菌感染是2019年全球第二大死亡原因,有770萬例死亡與33種常見細菌感染有關,占全球所有死亡的13.6%。僅其中的五種細菌就與半數(shù)以上的死亡有關,這五種細菌分別為:金黃色葡萄球菌(S. aureus)、大腸桿菌(E. coli)、肺炎鏈球菌(S. pneumoniae)、肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)和銅綠假單胞菌(P. aeruginosa)[1]。
一
宏基因組測序項目介紹
在微生物組學的研究中,以上五種致命菌的分離鑒定過程往往需要較長時間和復雜的技術操作,而通過宏基因組測序(metagenomics sequencing)則可以解決此類難題。佛山市一聯(lián)合華銀康高通量測序部通過宏基因組測序?qū)W鵡熱肺炎患者進行病因?qū)W分析,發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了呼吸道致病菌的共感染情況,并依據(jù)此對癥下藥,取得了較好效果。綜上,宏基因組測序可協(xié)助臨床和科研團隊對患者感染情況進行全面的檢測和診斷,可及時發(fā)現(xiàn)合并感染,并能對臨床治療提供指導意見[2]。
宏基因組測序是對環(huán)境樣品中的微生物群落的基因組進行高通量測序,主要研究微生物種群結構、基因功能活性、微生物之間的相互協(xié)作關系以及微生物與環(huán)境之間的關系。它規(guī)避了對樣品中的微生物進行分離培養(yǎng),提供了一種對不可分離培養(yǎng)的微生物進行研究的途徑,更真實的反應樣本中微生物組成、互作情況,同時在分子水平對其代謝通路、基因功能進行研究。
16S/宏基因組研究內(nèi)容
二
五種最致命細菌簡介
5種細菌的種屬信息
1
金黃色葡萄球菌
金黃色葡萄球菌也稱“金葡菌”,革蘭氏染色陽性,形狀為球形,直徑約0.8μm,排列成葡萄串狀。單個金葡菌的結構為無芽孢、鞭毛,大多數(shù)無莢膜。其代謝類型為需養(yǎng)活兼性厭氧。
金黃色葡萄球菌在自然中分布非常廣泛,空氣、水、排泄物中都能找到,是食物性致病菌,能產(chǎn)生腸毒素,引起金黃色葡萄球菌腸炎。其致病力強弱主要取決于其毒素和相關性酶,如:纖維蛋白結合蛋白、細胞外黏附蛋白、溶血毒素、腸毒素等。
金葡菌的相關治療以抗菌藥物治療為主,通過加強衛(wèi)生清潔、及時消毒和提高機體抵抗力,可有效預防感染。
2
大腸桿菌
大腸桿菌又叫“大腸埃希氏菌”,革蘭氏染色陰性。大腸桿菌為短桿菌,兩端呈鈍圓形,多是單個或兩個存在。多數(shù)有莢膜或微莢膜結構,不能形成芽孢,多數(shù)有菌毛。其代謝類型為兼性厭氧型。
大腸桿菌分為產(chǎn)腸毒素性的大腸桿菌和非產(chǎn)腸毒素性的大腸桿菌,前者是人和多種動物感染性腹瀉的重要病原。其主要的毒力因子有黏附素、內(nèi)毒素、外毒素、外膜蛋白、鐵轉(zhuǎn)運系統(tǒng)等。
多數(shù)大腸桿菌在腸道內(nèi)并不致病,但若到腸道外可引起腸道外感染,以化膿性感染和泌尿道感染最為常見。大腸桿菌對75%酒精、含氯消毒劑等敏感,可進行噴灑和擦拭消毒,也可對餐具等物品進行蒸煮消毒。
3
肺炎鏈球菌
肺炎鏈球菌革蘭氏染色陽性,菌體似矛頭狀,寬端相對,尖端向外,直徑約1μm,常呈雙排列,體內(nèi)形成莢膜,抗干燥力較強,菌體周圍有透明環(huán),無鞭毛,不形成芽胞。代謝類型為需氧或兼性厭氧型。
肺炎鏈球菌是定植于鼻咽部的正常菌群之一,若移位到下呼吸道可導致肺炎,侵入機體其它部位,引起繼發(fā)性胸膜炎、中耳炎、心內(nèi)膜炎及化膿性腦膜炎等。其中肺炎常表現(xiàn)為高熱、寒戰(zhàn)、咳嗽咳痰,痰成鐵銹色、胸痛、嘔吐、腹瀉等癥狀。
肺炎雙球菌的毒力因子主要有莢膜、肺炎鏈球菌溶血素、紫癜形成因子。日常防治需要保持環(huán)境衛(wèi)生,保持室內(nèi)空氣流通,并進行適當體育鍛煉,增強免疫力。
4
肺炎克雷伯菌
肺炎克雷伯菌革蘭氏染色陰性,該菌為較短粗的桿菌,大小0.5~0.8 × 1~2um,單獨、成雙或短鏈狀排列。菌體無芽胞,無鞭毛,有較厚的莢膜,多數(shù)有菌毛,能形成較大的灰白色粘液菌落。其代謝類型為兼性厭氧型。
肺炎克雷伯菌在健康人呼吸道、腸道中均有定植。當細菌直接進入人體內(nèi)時,通常會發(fā)生克雷伯菌感染,包括泌尿道、血液、腦部等。該菌有多種致病因子,包括多種粘附素,莢膜多糖,鐵載體和脂多糖等。
該菌容易形成耐藥性,治療手段是抗生素治療。預防其感染需增強自身抵抗力,保持衛(wèi)生等,可通過一般滅菌法殺滅,如酒精、含氯消毒劑等,也可通過紫外線、電離輻射等方法殺滅。
5
銅綠假單胞菌
銅綠假單胞菌是最常見的細菌之一。菌體細長且長短不一,整體形態(tài)直或稍彎、兩端鈍圓,成對或短鏈狀排列,大小為0.5~0.8μm × 1.5~3.0μm。菌體的一端有1~3根鞭毛,有菌毛和莢膜,無芽孢。該菌為專性需氧菌。
該菌在正常人的皮膚、呼吸道和腸道等都有存在。但是侵入不同組織部位會出現(xiàn)不同癥狀。銅綠假單胞菌肺炎表現(xiàn)為寒戰(zhàn)、中等程度發(fā)熱、咳嗽、胸痛、綠色濃痰等;血液感染者表現(xiàn)為高熱、休克急性呼吸窘迫綜合癥等。
銅綠假單胞菌具有5種復雜的分泌系統(tǒng),可將毒素、彈性蛋白酶、脂肪酶和蛋白酶等毒力因子傳遞到宿主細胞的胞外環(huán)境或細胞質(zhì)內(nèi),有助于抗生素耐藥、使定植部位發(fā)生不可逆壞死。
參考文獻:
[1] GBD 2019 Antimicrobial Resistance Collaborators. Global mortality associated with 33 bacterial pathogens in 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet. 2022 Dec 17;400(10369):2221-2248.
[2] Liang Y, Dong T, Li M, Zhang P, Wei X, Chen H, Wang Y, Gao X. Clinical diagnosis and etiology of patients with Chlamydia psittaci pneumonia based on metagenomic next-generation sequencing. Front Cell Infect Microbiol. 2022 Oct 13;12:1006117.
高通量測序檢測中心
中心定位于科研服務與臨床醫(yī)學轉(zhuǎn)化應用,圍繞基礎科研和臨床檢測兩大板塊,致力于生物醫(yī)學各領域的相關研究與測序大數(shù)據(jù)聯(lián)合分析,為各大高校、醫(yī)院和科研單位提供醫(yī)學科研項目的方案設計、測序?qū)嶒灪蛿?shù)據(jù)分析為一體的一站式服務以及快速精準的臨床檢測服務,以成為業(yè)內(nèi)領先的高通量測序服務中心為目標。
目前,我司高通量測序檢測中心擁有Illumina和MGI等高通量測序儀組成的大規(guī)模高通量測序服務平臺,科研服務可提供涵蓋基因組學、轉(zhuǎn)錄組學(外泌體)、表觀組學、單細胞組學、微生物組學、免疫組庫、代謝組學、蛋白組學和多組學關聯(lián)分析等組學基礎研究服務和高級生物信息分析;臨床服務包括遺傳性腎病基因檢測、血液腫瘤基因檢測、實體瘤基因檢測、感染性疾病病原體檢測等服務。
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