Global phylogeography and genomic characterization of blaNDM-1-positive clinical Proteus mirabilis isolates from China
中国携带blaNDM-1的临床奇异变形杆菌分离株的全球系统地理学与基因组表征
来源：mSystems 2025, Volume 10, Issue 10, e00758-25
《微生物系统》，2025年，第10卷，第10期，文章编号e00758-25
摘要
本研究对中国某三甲医院2017至2024年分离的16株blaNDM-1阳性耐碳青霉烯奇异变形杆菌进行药敏试验、接合实验、全基因组测序与生长实验，同时整合NCBI中420株全球blaNDM阳性奇异变形杆菌开展基因组流行病学分析。结果显示，blaNDM-1主要通过质粒与沙门氏菌基因岛1（SGI1）传播，发现新型SGI1-PM16变体；早期传播与ΔTn125相关，ISCR1介导滚环转座促进耐药盒扩增。全球分析表明，中国优势克隆为ST135，美国以blaNDM-7为主，中国以blaNDM-1为主。研究揭示了该菌耐药机制与传播动态，提示需加强基因组监测。
关键词
耐碳青霉烯奇异变形杆菌；blaNDM-1；基因组流行病学；SGI1；质粒；ISCR1；ST135
研究目的
阐明中国临床携带blaNDM-1的奇异变形杆菌的基因组特征、耐药基因传播机制，解析全球产NDM酶奇异变形杆菌的系统地理分布与种群动态，为感染防控提供依据。
研究思路
收集临床blaNDM-1阳性奇异变形杆菌，开展药敏、接合转移、生长曲线测定；通过全基因组测序分析质粒、ST型、移动元件与基因环境；整合全球420株基因组数据进行系统发育与地理分布分析；揭示传播机制与流行规律。
研究亮点
1 首次系统解析中国blaNDM-1阳性奇异变形杆菌的基因组特征与院内传播规律。
2 发现新型SGI1-PM16变体，阐明SGI1与质粒共同介导blaNDM-1传播。
3 揭示ISCR1通过滚环转座介导blaNDM-1扩增与多拷贝化，提升耐药水平。
4 明确全球地理分布差异：中国以ST135/blaNDM-1为主，美国以ST284/blaNDM-7为主。
可延伸的方向
1 持续监测blaNDM-1与blaNDM-7在不同国家的流行趋势与克隆更替。
2 探究SGI1与质粒协同传播的分子机制与跨物种扩散风险。
3 研究ISCR1介导耐药基因多拷贝化的调控机制与临床意义。
4 开发针对ST135等优势克隆的快速检测与溯源方法。
5 结合“同一健康”理念开展人-动物-环境跨界面传播研究。
测量的数据及研究意义
1 药敏试验MIC数据：16株菌对碳青霉烯类等耐药，对头孢地尔、氨曲南-阿维巴坦敏感（表2），为临床治疗提供直接方案。
2 接合转移数据：多数质粒可成功接合，使受体菌获得碳青霉烯耐药性（表2），证明blaNDM-1具备水平传播能力。
3 生长曲线与相对生长速率数据：接合子生长速率、曲线下面积显著低于受体菌（图5A‑C），证明携带blaNDM-1质粒带来显著适应度代价。
4 基因组特征数据：ST型、质粒类型、耐药基因、SNP距离（图1、表3），揭示院内克隆传播与遗传多样性。
5 质粒结构数据：pPrY2001-like、IncN、pPM54-NDM_252k-like质粒的进化关系（图2、3），阐明blaNDM-1的质粒载体类型。
6 SGI1结构数据：发现新型SGI1-PM16，揭示SGI1介导blaNDM-1染色体整合（图4），拓展耐药传播途径。
7 全球分布数据：420株菌的地理、年份、ST型、NDM亚型分布（图6、7），明确全球流行格局与区域差异。
结论
1 中国临床blaNDM-1阳性奇异变形杆菌呈多重耐药，仅对头孢地尔、氨曲南-阿维巴坦敏感。
2 blaNDM-1通过IncN、pPrY2001-like等质粒及SGI1基因岛传播，发现新型SGI1-PM16变体。
3 ISCR1介导滚环转座，促进blaNDM-1在质粒与染色体间转移并形成多拷贝，增强耐药性。
4 携带blaNDM-1的质粒会显著降低细菌生长能力，存在明显适应度代价。
5 全球流行具有区域特异性：中国优势克隆为ST135（blaNDM-1），美国为ST284（blaNDM-7）。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C MBR全自动生长分析仪高通量、高精度测定接合子与受体大肠杆菌在无抗条件下的OD600生长曲线，连续监测20小时；精准计算相对生长速率与曲线下面积，客观量化携带blaNDM-1质粒对细菌生长的抑制作用，直接证明耐药质粒带来显著适应度代价，为理解blaNDM-1在临床环境中的传播、持留与扩散规律提供关键定量数据，是评估耐药菌株适应性与流行潜力的核心实验依据。