志贺氏菌属(Shigella spp.)是世界上引起细菌性痢疾的最重要的肠道病原体之一,主要发生在人类身上。
志贺氏菌(Shigella)和大肠杆菌(Escherichia coli)的遗传亲缘关系非常密切,核苷酸相似性为80~90%,很难区分,准确区分志贺氏菌在临床上具有必要性。
Pavlovic等人报道了用双重实时PCR鉴定EIEC和Shigella spp.,该PCR扩增了β-葡萄糖醛酸酶的基因(uidA)和乳糖渗透酶基因(lacY)。uidA基因在E. coli和Shigella中很常见,而后者(lacY)仅存在于E. coli中。Lobersli等人建立了一种双重实时PCR(ipaH和lacY基因)来区分EIEC和Shigella spp.,其中lacY对E. coli具有特异性。该PCR靶标能够区分Shigella spp.、EIEC O121和O124群,但不能区分EIEC O164群。
基于WGS的物种鉴定可通过k-mers和全基因组单核苷酸多态性(SNP)两种方法实现。
Chattaway等人利用k-mers(DNA序列数据中k个核苷酸的子串)基于两个细菌基因组中共同出现的k-mers的数量作为进化亲缘关系的衡量标准来预测物种,这种方法准确地将菌株识别到种水平。
Pettengill等人报道了通过SNPs准确鉴定了来自WGS数据的EIEC和Shigella spp.,这个方法使用了404个用以区分志贺氏菌和EIEC谱系的SNP标记。此外,Ashton等人利用SNPs的进化系统发育关系证明了Shigella血清型的分类。
MALDI-TOF质谱用于种水平的早期鉴定,对于志贺氏菌的辨别能力较低。2013年,Khot和Fisher报道传统的MALDI-TOF MS无法区分志贺氏杆菌和大肠杆菌,但是他们报道MALDI-TOF MS利用自动数据分析方法可以从Shigella区分出无活性和其他非乳糖发酵E. coli。
表2 比较了每种分子方法区分E. coli和Shigella spp.血清群的能力
单独使用16S rRNA、MLST、MALDI-TOF MS等方法均只能实现部分E. coli和Shigella spp.的区分鉴定;多种方法的结合使用,或采用更进一步的全基因组(WGS)鉴定方法,通过基于SNPs或k-mers法的进化分析或更好地区分E. coli和Shigella spp.。
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Devanga Ragupathi NK,Muthuirulandi Sethuvel DP, Inbanathan FY, Veeraraghavan B. Accurate differentiation of Escherichia coli and Shigella serogroups: challenges and strategies. New Microbes New Infect. 2017 Sep 23;21:58-62.
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