【微生物学】使用MinION测序加强疫情爆发调查
文章发于2018年8月24日
导读
Hayley和研究小组使用MinION测序仪从9个阳性筛查拭子中快速获取了抗药性金葡菌的长读长基因组数据，并实施了概念性验证实验，来调查和研究能否在临床相关的周转时间内获得稳健的信息数据。
关键词：MinION，抗病原微生物抗药性，快速，疫情爆发研究
抗病原微生物抗药性是一种全球性的健康忧患，并能导致健康医疗相关性感染，这种感染通常仅有为数不多的抗生素治疗选择。
耐甲氧西林金黄葡萄球菌（MRSA；简称抗药性金黄葡萄球菌）数十年来一直都是公共健康忧患，并引起包括皮肤和软组织、骨头和关节、肺部以及血流的多重感染。
英国的医院对健康医疗相关性抗药性金葡菌感染采取“零容忍”政策，这意味着每年对这些病例数量的封顶上限为零。因此，抗药性金葡菌的爆发对患者的临床意义重大，而医院也将遭到罚款的惩罚。
使用下一代测序进行快速且具有高解析度的研究能够为疫情爆发提供信息，并协助临床人员消除疫情。
在2018年2月，Hayley所在医院的感染控制临床人员发现入院时抗药性金葡菌筛查呈阴性的患者，在住院期间的携带拭子筛查中阳性率呈现上升，且所有的阳性病例都位于两个相邻的病区。这两个病区并没有患者或者工作人员的人群混合，但有一个共享设备区域。Hayley和研究小组使用MinION测序仪从9个阳性筛查拭子中快速获取了抗药性金葡菌的长读长基因组数据，并实施了概念性验证实验，来调查和研究能否在临床相关的周转时间内获得稳健的信息数据，以确定爆发的程度和所涉及案例的临床相关性。
使用MinION，他们能够在初始培养的5个工作日内报告界定爆发的序列数据。
1
第1天
从英格兰公共卫生署获得抗药性金葡菌分离株；
2
第2天
早晨进行传代培养后提取DNA。接着使用无扩增条形码制备文库，以能够同时测序9个分离株；下午开始运行测序；
3
第3天
测序24小时后，产生了大约2Gb的数据，开始数据分析；
4
第4天
9个接受培养的样本已转变为覆盖范围从32-80倍的基因组；
5
第5天
利用测序数据完成完整基因组组装。
其中9个样品中的7个有两个contigs，其中最大contig的涵盖抗药性金葡菌的基因组大小，而另一个被认为是一个共同的遗传元件。一个样品可以用一个contig组装，而其余的样本需要许多小contigs，这引起了研究小组的关注。此外，使用Krocus进行多基因座序列分型（MLST），确定了爆发中的主要序列类型为ST22，而组装成多个contigs的样本（9号）被鉴定为新的序列类型。
为了进一步研究这些发现，Hayley将这些组装上传到了WGSA——这是一个网上的可视化的抗菌素耐药性检测和MLST程序。在样品9中检测到的组装和MLST异常显示是由于原始分离物的错误鉴定，这是一种看上去一样，实则不同的菌种，称为溶血性葡萄球菌（Staphlococcus haemolyticus）。Hayley表示，
这体现了测序的明显优势：传统的可视化检测不仅将患者错误地分组到爆发队列中，还使得他们可能接受不必要的感染根除治疗和隔离程序，而这其中的成本要高于测序本身。
”根据从获得的数据中显示的基因组差异，他们排除了两个分离株，并确定了其余的分离株有可能是通过近期的传播获得。使用两种数据分析方法产生的结果相匹配，并于流行病学数据一致。Hayley以及研究小组能够以快速于参考实验室的速度，且在临床相关的周期内汇报数据。使用快速的测序技术，不仅有益于疫情爆发的情况，还可以为医院节省时间和资金。然而，Hayley也表示，
由于自动化的分析流程尚未被开发，使这类技术目前在临床环境使用的可及性和实用性受到了限制，生物信息学家也是其中必不可少的环节。
”更多关于演讲的精彩内容，请观看下面的视频：
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