近日，国际知名医学期刊《自然-通讯》（Nature Communications）在线发表了北京大学人民医院王辉教授团队题为“Increase in antioxidant capacity associated with the successful subclone of hypervirulent carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae ST11-KL64”的论文。该研究运用生物信息学手段分析我国流行的肺炎克雷伯菌中毒力质粒的来源和基因水平的变化，并通过实验证实了毒力质粒的适应性进化改变了宿主菌的抗氧化能力。论文的通讯作者为王辉教授，第一作者为助理研究员王若冰。
碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌（CRKP）对人类健康和抗菌药管理工作带来巨大挑战。CRKP的克隆传播导致其在全球范围内的扩展和毒性增加，主要由几方面的因素所驱动，比如宿主细菌染色体和质粒之间的相互适应。在亚洲，ST11型是CRKP优势克隆，导致的住院感染死亡率高达33.5%。ST11型CRKP携带毒力质粒的报道日益增多，呈现高耐药性与高毒性相融合的双重进化趋势。目前普遍认为，质粒的获得通常会对细菌生存带来压力，而毒力质粒如何影响CRKP的适应性进化及其具体作用机制尚不明确。
为了更好地了解CRKP的毒力，该研究从长期监控和公开数据库中，利用大样本基因组数据来表征毒力质粒。研究通过系统发育评估揭示了不同毒力质粒和血清型之间的相关性。其中ST11-KL64血清型的CRKP和高毒力CRKP（hv-CRKP）分散在两个独立的进化支中，且KL64型hv-CRKP进化支的毒力质粒与经典毒力质粒pK2044（ST23-KL1型）具有显著的相似性。在KL64血清型一个长度为2698bp基因序列中，该区域的基因缺失可以调节甲硫氨酸代谢，增强抗氧化能力，并进一步提高巨噬细胞中高毒力CRKP的存活率。ST11-KL64这种pK2044样毒力质粒通过丢弃某些序列以提高存活率，从而赋予进化优势。
总之，该研究观察到ST11-KL64谱系中具有经典毒力质粒pK2044样特征的毒力质粒，发生了大约3 Kb的序列缺失，使其增强了抗氧化能力而获得进化优势。这项研究为ST11 CRKP中毒力质粒的进化提供了重要的见解，并为此类威胁性细菌病原体存活和感染的防控奠定了基础。
▌原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-44351-3