cgMLST用于中國結(jié)核分枝桿菌基因型分型的效果評估

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背景

建立覆蓋一個地區(qū)，甚至全國的結(jié)核病傳播監(jiān)測系統(tǒng)有助于監(jiān)測結(jié)核病的傳播動態(tài)，實現(xiàn)結(jié)核病的精防控。全基因組測序（WGS）已經(jīng)成為監(jiān)測傳播的主要工具，雖然具有極高的分辨率，但在大規(guī)模監(jiān)測數(shù)據(jù)分析上存在以下缺陷：一是分析速度慢；二是沒有統(tǒng)一的分析流程；三是分析結(jié)果儲存要求高。而核心基因組多位點序列分型（cgMLST）作為一種分析速度快、結(jié)果易標準化且占用存儲空間小的基因型分型方法，具備監(jiān)測大規(guī)模結(jié)核病傳播的潛力，在歐洲地區(qū)已證明了該方法的可行性，而在北京型（lineage2）菌株流行為主的地區(qū)，其分型效果仍有待評估。本研究評估了cgMLST用于我國不同地區(qū)結(jié)核分枝桿菌基因型分型的效果。

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方法

結(jié)核分枝桿菌臨床菌株的WGS數(shù)據(jù)來源于已發(fā)表的在我國5個地區(qū)開展的分子流行病學研究。采用已發(fā)表的包含2891個核心基因位點的cgMLST分型方案鑒定每株菌株的基因型；單核苷酸多態(tài)性（SNP）基因型成簇的閾值為≤12個SNPs；利用受試者工作特征曲線（ROC）分析和流行病學調(diào)查數(shù)據(jù)確定cgMLST基因型成簇的閾值；以SNP分型為標準，計算cgMLST成簇分析的敏感度、特異度及一致率；利用Pegas包計算菌株核苷酸多態(tài)性（π值）以評估菌株的遺傳多樣性，并利用logistic回歸分析菌株遺傳多樣性和譜系對一致率的影響。

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結(jié)果

本研究共納入5個研究現(xiàn)場6240株菌株的WGS數(shù)據(jù)，分別為深圳市寶安區(qū)1696株、上海市松江區(qū)2268株、四川省武勝縣1270株、黑龍江省五常市694株和西藏自治區(qū)312株。以SNP分型為標準，ROC分析和流行病學調(diào)查數(shù)據(jù)確定cgMLST基因型成簇的閾值為≤10個基因位點。與SNP分型比較，cgMLST成簇分析的敏感度和特異度分別為99.6%和96.3%，一致率為97.1%；兩種方法的一致率在不同現(xiàn)場存在差異（89.1%~98.7%）。以菌株核苷酸多態(tài)性（π值）衡量不同地區(qū)菌株的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)四川省武勝縣、上海市松江區(qū)和深圳市寶安區(qū)分別為2.13×10-4、1.87×10-4和1.60×10-4，高于全國平均水平（1.55×10-4），定義為高遺傳多樣性地區(qū)；黑龍江省五常市和西藏自治區(qū)分別為1.34×10-4和1.23×10-4，低于全國平均水平，定義為低遺傳多樣性地區(qū)。logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)菌株譜系對一致率沒有明顯影響；而一致率與菌株遺傳多樣相關(guān)，高遺傳多樣性地區(qū)菌株成簇的一致率為98.1%（5132/5234），低遺傳多樣性地區(qū)的一致率為92.2%（928/1006）。

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結(jié)論

cgMLST基因型分型方法適用于我國結(jié)核分枝桿菌臨床菌株分型，具有與SNP分型相似的分辨力；其具有分析速度快、結(jié)果易標準化，且占用存儲空間小等優(yōu)勢，有望更好地在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)實時監(jiān)測結(jié)核病傳播的目的。