EMBO,Mol,Med,|,华中农业大学等多单位合作,李锦铨/冯晔首次提出猪链球菌出现人类适应性种群

猪链球菌是猪中普遍存在的细菌定植菌,最近将宿主范围扩大到人类,导致全球范围内致命的人类感染激增和自1998年以来的三起大爆发。在以往研究中,因来源于人感染病例的猪链球菌菌株数量和地理多样性有限,有关对猪链球菌群体进化及其在人群中的传播和发病机制还不尽了解。

来源:iNature(ID:Plant_ihuman)

猪链球菌是猪中普遍存在的细菌定植菌,最近将宿主范围扩大到人类,导致全球范围内致命的人类感染激增和自 1998 年以来的三起大爆发。在以往研究中,因来源于人感染病例的猪链球菌菌株数量和地理多样性有限,有关对猪链球菌群体进化及其在人群中的传播和发病机制还不尽了解。

2021年6月17日,华中农业大学李锦铨及浙江大学冯晔共同通讯在EMBO Molecular Medicine(IF=12.13)上发表了题为“The global emergence of a novel Streptococcus suis clade associated with human infections”的研究论文,该研究对 2005 年至 2016 年的 366 株猪链球菌人和猪分离株进行了测序,并对来自 14 个国家超过 36 年的 1,634 株分离株进行了大规模系统发育分析。该研究展示了从猪 S. suis 分离物中多样化的新型人类相关进化枝 (HAC) 的形成。

系统地理学分析确定欧洲是 HAC 的起源地,恰逢 1960 年代至 1970 年代欧洲猪品种的出口。HAC 由三个亚系组成,包含几个在实验感染中表现出高毒力的健康猪分离株,表明健康猪携带者是人类感染的潜在来源。新的 HAC 特异性基因被确定为病原体检测和监测的有希望的标记。该研究对人类相关猪链球菌进化枝的发现为了解这种新兴人类病原体的进化提供了见解,并扩展了对全球猪链球菌流行病的理解。

该研究引起了领域内的高度关注。2021年7月7日出版的Nature评选该成果为研究亮点(Research Highlights)并跟踪报道,从“One Health”的角度进一步的肯定了该研究工作的价值与意义。

猪链球菌是一种重要的人兽共患病病原菌,可通过猪传人途径传播,食源性感染是其传播的重要途径之一。自1998年以来,已经在中国引发了三次大规模的人群爆发。近年来,全球人类感染猪链球菌病例不断增加,已经形成了严重的公共卫生问题。2019年6月,人感染猪链球菌病被列为中国大陆需关注的突发公共卫生事件之一。在以往研究中,因来源于人感染病例的猪链球菌菌株数量和地理多样性有限,有关对猪链球菌群体进化及其在人群中的传播和发病机制还不尽了解。

该研究为了追踪猪链球菌的进化及跨物种传播机制,分析了时跨36年、来自14个国家的猪和人的1634个猪链球菌基因组。通过群体基因组分析,揭示了三个特异的猪链球菌分支,分别为人适应性分支(HAC,Human-associated Clade)、健康猪适应性分支(HPC,Healthy-pigClade)和病猪适应性分支(DPC,Diseased-pig Clade)。

通过动物模型验证了HAC菌株具有更强的致病性。值得强调的是,即使是健康猪中分离到的HAC菌株,其致病性也明显强于HPC菌株,这表明健康生猪或者猪肉制品也可携带强致病性菌株成为食源性传播的潜在媒介或载体。

利用系统发生生物地理学和分子钟分析的方法将HAC菌株的起源追溯到20世纪60年代或70年代的欧洲,并认为以欧洲为中心的生猪贸易可能是促使猪链球菌传播的重要原因之一。此外,研究还发现目前HAC菌株在亚洲已经形成3个平行进化的流行谱系(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),其中谱系Ⅲ目前已经在中国境内多个省份发现,需要引起我们高度重视和持续监控。

华中农业大学食品科学技术学院的董星星博士和上海巴斯德研究所的晁彦杰研究员为本论文共同第一作者。华中农业大学李锦铨和浙江大学冯晔为共同通讯作者。本研究获得了国家重点研发计划项目,国家自然科学基金项目,湖北省科技创新专项资金,华中农业大学校自主创新基金资助。

参考消息:

https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/emmm.202013810

Nature Highlights链接:

https://www.nature.com/articles/d41586-021-01845-8

李锦铨,华中农业大学交叉科学研究院研究员,博士生导师。美国洛克菲勒大学客座研究员。长期致力于食源性病原菌的分子机制研究、噬菌体防控机制研究和噬菌体暗物质的发掘。率先建立沙门氏菌、大肠杆菌、副溶血弧菌、阪崎肠杆菌、产气荚膜梭菌、气单胞菌等病原噬菌体库,率先在我国实现噬菌体的产业化生产,有望应用于食品生产链中,包括替代饲料和养殖中的抗菌物质或食品安全领域。高通量筛选噬菌体裂解酶、噬菌肽和多糖解聚酶等绿色新型的抗菌分子。运用基因工程技术构建低致病性噬菌体生产底盘细胞。在中国食品学报、食品科学、EMBO Molecular Medicine、PLoS Pathogens、The Journal of Infectious Diseases、Food Control、International Journal of Food Microbiology、Virulence、Infection and Immunity等期刊发表论文40余篇,获授权专利10余项。主持国家自然科学基金3项、湖北省中美合作专项1项、湖北自科学基金1项。

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