结核分枝杆菌全基因组测序数据分析方法与应用进展

全基因组测序技术已经广泛应用于结核分枝杆菌的研究中,包括谱系鉴定、微进化、耐药预测、传播监测、混合感染诊断等多方面。生物信息学在基因组学研究中贯穿了从数据处理、分析到可视化的各个阶段,对全基因组测序技术的应用起到了至关重要的作用。笔者主要介绍和归纳了目前在结核分枝杆菌全基因组测序中常用的主流生物信息学分析软件和平台,并对近年来新开发的生物信息学分析方法从可用性、软件选择及应用等方面进行概述,为同领域研究者更方便、更灵活地开展数据分析和快速选择研究分析工具提供参考。     

浙江省结核分枝杆菌耐药突变特征及其与基因型相关性分析

目的: 评价全基因组测序(whole-genome sequencing,WGS)对浙江省结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)耐药相关基因突变特征及其与基因型相关性的耐药分析和检测效能。方法: 对2018—2019年浙江省第五次结核病耐药监测项目收集的808株MTB菌株进行14种抗结核药物的WGS分析。鉴定菌株的基因型及耐药相关基因突变,并对二者相关性,以及WGS检测异烟肼的药物敏感性试验(简称“药敏试验”)结果与表型药敏试验结果的一致性进行分析。结果: 808株MTB菌株中,153株对11种抗结核药物(异烟肼、利福平、乙胺丁醇、吡嗪酰胺、链霉素、氟喹诺酮类、阿米卡星、卡那霉素、卷曲霉素、乙硫异烟胺、对氨基水杨酸)发生了耐药相关基因突变,总突变率为18.9%。主要耐药突变类型分别为katG-315-S/T[异烟肼,60.0%(45/75)]、rpoB-450-S/L[利福平,57.1%(16/28)]、embB-306-M/V[乙胺丁醇,43.8%(7/16)]、rpsL-43-K/R[链霉素,65.5%(36/55)]、gyrA-94-D/G[氟喹诺酮类,36.6%(15/41)]、rrs-1402-C/A(阿米卡星,3/3)、rrs-1402-C/A(卡那霉素,3/4)、rrs-1402-C/A(卷曲霉素,3/3)、inhA-15-C/T[乙硫异烟胺,65.0%(13/20)]、thyA-75-H/N(对氨基水杨酸,7/8)。rpsL基因和katG-315位点在北京基因型中的耐药突变率[均为6.8%(40/586)]均明显高于二者在非北京基因型中的突变率[0.0%(0/222)和3.2%(7/222)],差异均有统计学意义(χ²=15.943,P=0.000;χ²=3.964,P=0.046)。WGS耐药性分析对于异烟肼的检测敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、一致率和Kappa值分别为87.5%(49/56)、98.0%(680/694)、77.8%(49/63)、99.0%(680/687)、97.2%(729/750)和0.808。结论: 浙江省MTB菌株对11种抗结核药物耐药相关基因突变以katG、rpoB、embB、pncA、rpsL、gyrA、rrs、thyA、inhA基因上的突变为主,其中rpsL基因、katG-315和rpsL-43位点突变与北京基因型相关。WGS耐药性分析对于异烟肼具有全面的耐药检测性能,但对个别基因突变位点的检测性能较弱。