Ⅴ型CRISPR-Cas系统相关移动遗传元件的研究进展

移动遗传元件是指一段可以发生转座的DNA。CRISPR-Cas是细菌中存在的适应性免疫系统,其进化起源与部分移动遗传元件存在密切联系。总结了V型CRISPR-Cas系统与相关移动遗传元件中不同蛋白质在功能与作用机制方面的异同,分析二者之间在进化上的联系,整理其在基因组编辑等方面的应用,并对其未来发展进行展望。

泛耐药鲍氏不动杆菌获得性耐药相关基因与可移动遗传元件检测指标的聚类分析

目的 :调查泛耐药鲍氏不动杆菌(pandrug-resistant Acinetobacter baumannii,PDR-ABA)中获得性耐药相关基因和可移动遗传元件遗传标记的存在状况,以及两者的相关性。方法:收集2010年3月到2010年5月临床标本中分离的PDR-ABA菌20株,采用聚合酶链反应(PCR)的方法检测37种β-内酰胺类获得性耐药基因、15种氨基糖苷类获得性耐药基因、5种喹诺酮类获得性耐药基因和8种可移动遗传元件,并用指标聚类分析(SPSS法)分析获得性耐药相关基因和可移动遗传元件遗传标记的相关性。结果:20株PDR-ABA菌共检出5种β-酰胺类获得性耐药基因、4种氨基糖苷类获得性耐药基因、1种喹诺酮类获得性耐药基因、5种可移动遗传元件。指标聚类分析显示获得性耐药基因与多种可移动遗传元件相关联:TEM-1、ADC-like、OXA-23、aac(6′)-Ⅰb、ant(2")-Ⅰ、ant(3")-Ⅰ、aphA1、adeB与tnpU、ISCR1、IS26、ISaba1高度关联,DHA-1、CARB与IS903关联。结论:本组PDR-ABA携带获得性耐药相关基因导致对相关药物耐药,且获得性耐药相关基因和可移动遗传元件密切相关。

产OXA-23鲍曼不动杆菌可移动遗传元件研究

目的了解产OXA-23鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,Ab)中整合子、转座子、插入序列及接合性质粒等可移动遗传元件分布状况及其与耐药性的关系。方法收集中南大学湘雅医院2009年1～6月产OXA-23鲍曼不动杆菌71株;根据CLSI2009年标准采用纸片扩散法进行药物敏感性试验;聚合酶链式反应(PCR)检测3种整合子遗传标记(intI 1、intI 2和intI 3)、4种转座子遗传标记(merA、tnpU、tnp513和tnpA)、2种插入序列遗传标记(ISAba1、IS26)及2种接合性质粒遗传标记(traA、trbC),共11种可移动遗传元件;结合药敏结果分析可移动遗传元件与耐药性的关系。结果 intI 1、merA、tnpU、tnp513、ISAba1和IS26检出阳性率分别为:85.9%、7.0%、91.5%、83.1%、100.0%和100.0%。其余5种可移动遗传元件未检出;71株鲍曼不动杆菌每株至少检出2种可移动遗传元件,最多检出6种可移动遗传元件,其中大部分受试菌检出5种可移动遗传元件;在国内首次从鲍曼不动杆菌中检出merA基因,且首次在国内同时从1株鲍曼不动杆菌中检出intI1、merA、tnpU、tnp513、ISAba1和IS26共6种可移动遗传元件;对n<5和n≥5两组耐10种及以上药物菌株比例差异进行χ2检验发现,差异具有显著性(P<0.05),提示可移动遗传元件检出数越高,耐多药菌株数越多,耐药率越高。结论产OXA-23鲍曼不动杆菌易检出各类可移动遗传元件,与医院鲍曼不动杆菌耐药机制相关的可移动遗传元件主要有intI 1、merA、tnpU、tnp513、ISAba1和IS26。

区域性多药耐药铜绿假单胞菌可移动遗传元件研究

目的探讨多重耐药铜绿假单胞菌(MDR-PA)中接合性质粒、转座子、整合子、插入序列等可移动遗传元件的存在情况。方法从临床标本中分离并筛选出49株MDR-PA,用PCR分析接合性质粒遗传标记基因(traA,trbC,traF)、转座子遗传标记基因(tnpA,tnpU,tnsA,merA,tnp513)、插入序列遗传标记基因(ISEcp1,IS26,ISaba1,IS903,ISpa7,ISKpn6,ISKpn7,IS1133,ISCR1,ISCR3/14)、整合子遗传标记基因(IntI1,IntI2,IntI3)共21种可移动遗传元件。结果 49株MDR-PA共检出11种可移动遗传元件相关基因,阳性率最高的为IS26(77.6%);阳性基因构成模式IS26+ISaba1+ISCR3/14+IntI1检出率最高,共7株(14.3%);首次在铜绿假单胞菌中检出接合性质粒遗传标记traF;49株MDR-PA中只有2株未检测到可移动遗传元件。结论接合性质粒、插入序列、转座子、整合子4类可移动遗传元件在本组MDR-PA中均有检出,这些可移动性遗传元件介导多种耐药基因使菌株表现为多重耐药。

可移动遗传元件相关的ESBLs基因传播机制研究

超广谱β-内酰胺酶（Extended spectrum betalactamases,ESBLs）是一类能够赋予细菌对多种β-内酰胺类抗生素和单酰环类抗生素耐药的酶类,许多革兰氏阴性菌,如肠杆菌科、铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌等均可以产生不同类型的ESBLs,如TEM、SHV、CTX-M等类型,还有一些较少报道的VEB、GES和PER型.细菌可以通过多种途径获得这些ESBLs基因,其中转座子、整合子、接合性质粒等可移动遗传元件在捕获和转移这些ESBLs的过程中起重要作用,也是ESBLs在全世界广泛传播的原因.本文就可移动遗传元件相关的ESBLs基因传播机制进行综述.

鲍曼不动杆菌临床株中可移动遗传元件ISCR1的作用

目的了解鲍曼不动杆菌临床株中新型可移动遗传元件ISCR1的携带情况及其下游基因环境,探讨鲍曼不动杆菌耐药播散机理。方法收集多重耐药鲍曼不动杆菌临床株34株和敏感株21株,PCR扩增ISCR1基因及其下游的基因环境,扩增产物测序分析。结果 34株多重耐药鲍曼不动杆菌临床株中,携带ISCR1基因14株,其中11株ISCR1阳性多重耐药株,在ISCR1基因下游携带氨基糖甙类耐药基因armA基因;21株敏感株中,ISCR1基因扩增结果均为阴性。结论 ISCR1元件可能参与了armA耐药基因的水平播散。

河南某工厂附近农田土壤中抗生素抗性基因与可移动遗传元件的分布

目的：观察河南某工厂附近农田土壤中抗生素抗性基因和可移动遗传元件的分布。方法：分别于不同时间点采集河南某工厂主导风向下风向上距离为700～2 500 m不等的7块农田土壤的土样,提取总DNA,采用PCR法检测15种抗生素抗性基因（包括四环素类药物抗性基因tet A、tet C、tet E、tet M、tet Q、tet W,磺胺类药物抗性基因sulⅠ、sulⅡ,β内酰胺类药物抗性基因bla-TEM、SHV、CTX-M-1,喹诺酮类药物的抗性基因qnr A、qnr B、qnr S,链霉素类药物抗性基因str A）和4种可移动遗传元件（包括整合酶基因int I1、int I2,插入序列共同区基因orf513、ISCR2）,PCR阳性产物送测序,通过BLAST与Gen Bank数据库进行同源性比对。结果：共检出8种抗生素抗性基因,分别是sulⅡ、tet C、bla-TEM、sulⅠ、tet A、str A、tet M和tet W;3种可移动遗传元件int I1、int I2、ISCR2。各PCR扩增阳性产物经测序比对后,与Gen Bank已有序列识别度为95%～100%。各基因在不同距离土样中的阳性率比较差异均无统计学意义（P〉0.05）,sulⅡ、tet C、bla-TEM和int I1在不同时间点的土样中阳性率比较差异有统计学意义（P〈0.05）。结论：该工厂附近农田土壤中常见抗生素抗性基因及可移动基因元件为sulⅡ、tet C、bla-TEM、sulⅠ和int I1,除sulⅠ外,sulⅡ、tet C、bla-TEM和int I1的分布均具有时间差异,但在不同距离农田土壤中分布稳定。

携带bla_(KPC-2)基因泛耐药肺炎克雷伯菌可移动遗传元件分析

目的了解临床分离的携带bla_(KPC-2)型碳青霉烯酶基因泛耐药肺炎克雷伯菌中可移动遗传元件(mobile genetic elements,MGEs)存在情况。方法在2008年11月至2009年7月从住院患者中分离19株携带blaKPC-2型碳青霉烯酶基因泛耐药肺炎克雷伯菌,通过分析3种基因gyrA、parC和mdfA序列对菌株进行分子鉴定。采用PCR方法检测4种可移动遗传元件遗传标记基因,分别为:泛宿主性接合性质粒遗传标记trbC、转座子Tn1548遗传标记tnpU、Ⅰ类整合子遗传标记qacE△1‐sul1和插入序列共同区遗传标记ISCR1基因;对扩增阳性的4种遗传标记基因PCR产物采用双向测序,测序结果用Chromas软件直接作BLAST Search比对分析。结果本组19株gyrA、parC和mdf A基因PCR扩增均阳性,其基因序列经Gen Bank中的BLASTn程序进行同源性比较分析,证实19株均为肺炎克雷伯菌。19株中,4种可移动遗传元件遗传标记trbC、tnpU、qacE△1‐sul1和ISCR1基因阳性率均为100.0%,经对该4种遗传标记基因PCR阳性产物进行测序比对,发现与Gen Bank中已发布的4种相对应基因trbC、tnpU、qacE△1‐sul1和ISCR1序列完全相同(同源性均为100.0%),均得到确认。结论可移动遗传元件在携带bla_(KPC-2)型碳青霉烯酶基因泛耐药肺炎克雷伯菌中广泛存在。

泛耐药鲍曼不动杆菌获得性耐药基因、可移动遗传元件检测及指标聚类分析

目的调查泛耐药鲍曼不动杆菌(PDR-ABA)获得性耐药基因、可移动遗传元件携带情况,探讨获得性耐药基因与可移动遗传元件的相关性。方法收集临床样本中分离的20株PDR-ABA,采用PCR法检测54种水平转移获得性耐药基因(与β-内酰胺类、氨基糖苷类、喹诺酮类耐药相关)以及12种可移动遗传元件(接合性质粒、转座子、插入序列、整合子等)遗传标记,并对检测结果进行指标聚类分析以探讨本组PDR-ABA菌株获得性耐药基因与可移动遗传元件的相关性。结果本组PDR-ABA菌株中TEM-1、ADC-30、OXA-23等3种β-内酰胺酶类药物耐药基因呈阳性,前二者检出率均为100%,后者为65%;提示本组PDR-ABA菌株β-内酰胺类耐药表型与这3种β-内酰胺酶相关;检出aac(3)-Ⅰ、aac(6’)-Ⅰb、ant(3″)-Ⅰ、aph(3’)-Ⅰ等4种氨基糖苷类修饰酶基因,16SrRNA甲基化酶基因无检出;提示本组PDR-ABA菌株氨基糖苷类耐药表型主要与产氨基糖苷类修饰酶相关。指标聚类分析可见TEM-1、ADC-30等2种β-内酰胺酶基因,aac(6’)-Ⅰb、ant(3″)-Ⅰ等2种氨基糖苷类修饰酶基因,abeB和qacE△1外排泵基因与intⅠ1、tnpU、tnp513、IS26、ISaba1等可移动遗传元件遗传标记高度相关。结论临床分离的PDR-ABA可携带多种获得性耐药基因、可移动遗传元件,两者之间高度相关。

细菌耐药性扩散有关的可移动遗传元件

自然界中细菌具有多种可自主转移的遗传元件,如质粒、转座子、整合子;这些可移动遗传元件在细菌间通过接合、整合等方式交换所携带的耐药基因,造成细菌耐药性的广泛传播.

耐药铜绿假单胞菌获得性耐药基因与可移动遗传元件检测的指标聚类分析

目的调查多耐药铜绿假单胞菌（MDRPA）中获得性耐药基因和可移动遗传元件遗传标记的存在状况及两者的相关性。方法收集柳州市三级医院2011年1—12月标本中分离的MDRPA共20株，采用聚合酶链反应（PCR）法分析33种β-内酰胺酶基因、15种氨基糖苷类修饰酶基因、6种16SrRNA甲基化酶基因和15种可移动遗传元件标记基因，并对检测结果作了指标聚类分析。结果20株MDRPA中共检出4种β-酰胺类获得性耐药基因、4种氨基糖苷类获得性耐药基因，5种可移动遗传元件遗传标记；指标聚类分析显示，获得性耐药基因与多种可移动遗传元件相关联；aac（3）-Ⅱ、aac（6’）-Ⅱ与Tn21／merA、ISpa7、intⅠ1、trbC高度关联，IMP、aph3’Ⅱb、DHA、aac（6’）-Ⅰb与之也有不同程度的关联。结论20株MDRPA携带获得性耐药基因可导致对相关抗菌药物耐药，且可移动遗传元件的水平转移使细菌的耐药性在同种细菌菌株之间甚至不同种细菌菌株之间得以快速传播。

携带bla_(ADC)基因鲍曼不动杆菌可移动遗传元件研究

目的了解携带bla ADC基因的鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,Ab)中整合子、转座子、插入序列及接合性质粒等可移动遗传元件的携带情况。方法收集临床分离的179株Ab,用PCR扩增检测bla ADC基因,对bla ADC扩增阳性的菌株用PCR检测4类可移动遗传元件整合子遗传标记(intI 1、intI 2、intI 3、qacE△1-sul1)、转座子遗传标记(merA、tnpU、tnp513、tnpA)、插入序列遗传标记(ISAba1、IS26)及接合性质粒遗传标记(traA、trbC)等基因,并用K-B纸片扩散法对bla ADC扩增阳性菌株分别进行药物敏感性试验。结果 179株Ab中共检出bla ADC基因阳性117株。其中,intI 1、qacE△1-sul1、merA、tnpU、tnp513、ISAba1、IS26检出阳性率分别为71.8%、98.3%、94.9%、93.2%、76.9%、98.3%、100.0%,其余5种可移动遗传元件未检出。每株最少检出可移动遗传元件3种,占总株数的0.9%;最多检出7种,占总株数的50.4%。结论携带bla ADC基因的Ab易检出各类可移动遗传元件,其耐药性可能与可移动元件的存在有关。

产ESBLs肺炎克雷伯菌ESBLs基因与可移动遗传元件相关性分析

目的了解产超广谱β-内酰胺酶(extended spectrum beta-lactamases,ESBLs)肺炎克雷伯菌(Klebsiella pnewmoniae,Kpn)ESBLs基因与可移动遗传元件(mobile genetic elements,MGEs)标记基因的携带情况及其相关性。方法收集从住院患者标本中分离出的产与非产ESBLsKpn非重复菌株各100株,采用PCR检测细菌中4种ESBLs基因与8种MGEs标记基因,并作指标聚类分析。结果产ESBLs Kpm中,ESBLs基因阳性率高达100%;MGEs标记基因以IS26、ISEcpl、trad、trbC和intll基因为主,阳性率高于非产ESBLsKpn(P-0.05);ESBLs基因与MGEs标记基因的同时检出率明显高于非产ESBLs Kpn(P-0.05):基因blaSHV-12、blaOXA-1与MGEs基因tmpU、np513、mer4、intll/相关联,基因blaTEM-1、bldCTX-M-125与MGEs基因ISEcp1、IS26、trad相关联。产与非产ESBLs Kpn均没有只检出MGEs标记基因的菌株。结论产ESBLsKpn ESBLs基因和MGEs标记基因携带率高,两者存在相关性,可能是产ESBLsKpn出现多重耐药的重要原因;MGEs标记基因在Kpn中可能不是单独存在的。

多重耐药肺炎克雷伯菌获得性耐药相关基因和可移动遗传元件检测与指标聚类分析

目的探讨一组多重耐药肺炎克雷伯菌(MDR-KPN)中获得性耐药相关基因和可移动遗传元件遗传标记的存在状况以及两者的相关性。方法收集2008年8月～2010年5月浙江省杭州市和湖州市6所医院共47株MDR-KPN,采用聚合酶链反应(PCR)的方法分析74种获得性耐药基因和24种可移动遗传元件遗传标记,并用指标聚类分析(SPSS法)分析获得性耐药相关基因和可移动遗传元件遗传标记的相关性。结果 47株MDR-KPN共检出5种β-酰胺类获得性耐药基因、6种氨基糖苷类获得性耐药基因、3种喹诺酮类获得性耐药基因、6种其它获得性耐药基因、1种整合子遗传标记、2种转座子遗传标记、4种插入序列遗传标记、2种接合性质粒遗传标记和1种噬菌体原标记;SPSS法将上述阳性检出基因分成A、B两大簇。结论指标聚类分析提示获得性耐药相关基因和可移动遗传元件密切相关;由Ⅰ类整合子(intI1)、插入序列(IS26、ISEcp1、ISKpn6)、耐药质粒(trbC)介导的TEM-1和KPC是本组菌株的特征。

ICU分离肺炎克雷伯菌可移动遗传元件标记基因研究

目的探讨重症监护室(ICU)分离的肺炎克雷伯菌相关可移动遗传元件标记的基因分布。方法分离ICU非重复肺炎克雷伯菌41株,检测相关可移动遗传元件标记基因。经PCR筛查整合子标记基因intI1、intI2、int I3;转座子标记基因tnp U、tnp513;接合性质粒标记基因tra A、trb C;插入序列标记基因ISEcp1、IS1133。结果 41株菌株对碳青霉烯类和头孢菌素类抗生素耐药率分别高达46.0%和51.0%以上,但对氨基糖苷类药物保持了较高敏感性。其中intI2、int I3、tnp U、traA、IS1133几类标记基因均未检出,intI1、tnp513、trb C、ISEcp1检出率分别为56.1%、29.3%、48.8%、36.6%。结论肺炎克雷伯菌中检出多种可移动元件,其较高耐药性可能与携带可移动元件有关。

肺炎克雷伯菌基因组可移动遗传元件的研究进展

肺炎克雷伯菌是目前临床上最主要的耐药致病菌之一,对人类健康造成了很大威胁。近年来,细菌耐药成为治疗肺炎克雷伯菌感染的主要难题,尤其是高毒力、高耐药性肺炎克雷伯菌的出现对临床工作造成了巨大挑战,而研究表明其耐药基因和毒力基因主要由可移动遗传元件携带而传播。因此,为了更好地认识及防控肺炎克雷伯菌感染,本文对肺炎克雷伯菌基因组中几种常见可移动元件(包括质粒、前噬菌体、插入序列等)及其与肺炎克雷伯菌耐药性和致病性之间的关系进行了综述,并阐述了其在耐药基因和毒力基因传播过程中的作用机制。

细菌遗传元件水平转移与抗生素抗性研究进展

细菌可移动遗传元件包括噬菌体、质粒、转座子、插入序列、整合子、基因组岛(genomic island and genomic islet)等,其中接合性质粒、转座子、整合子及基因组岛等是与抗生素抗性有关的元件,可以在同种甚至于不同种菌株间水平转移,加速了临床上耐药及多重耐药菌株的产生。综述了细菌与抗生素抗性有关的可移动遗传元件的种类、特征及转移机制的研究进展。

水产用微生态制剂耐药性评估及耐药相关遗传元件检测

以市场上购买的9种水产用微生态制剂为研究对象,采用琼脂稀释法筛选其中的耐药菌株,运用微量肉汤稀释法检测分离菌株对庆大霉素、恩诺沙星、诺氟沙星、氟苯尼考、磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、四环素、土霉素、万古霉素9种抗生素的耐药性,结合聚合酶链式反应分析耐药菌株携带的耐药基因和可移动遗传元件(接合性质粒遗传标记、转座子、整合子和插入序列),为微生态制剂的安全生产与监测提供参考。结果显示,9种微生态制剂中都存在耐药菌株,100株分离菌株对除恩诺沙星以外的8种抗生素都存在不同程度的耐药, 46%的株菌同时携带氟喹诺酮类、酰胺醇类、磺胺类、四环素类、氨基糖苷类和糖肽类耐药基因,且有15株菌同时携带整合子-基因盒、质粒、转座子和插入序列,携带两种及两种以上可移动遗传原件的比例为95%。微生态制剂产品可能存在一定的安全隐患,应加强质量监测和市场监管。

北京市售生食果蔬中耐药基因赋存特征及迁移风险

目的调研抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的赋存特征,探讨其在食品安全领域的潜在风险。方法采用高通量定量聚合酶链式反应(high-throughput quantitative polymerase chain reaction,HT-qPCR)技术,对北京市售生食果蔬中ARGs及可移动遗传元件(mobile genetic elements,MGEs)的多样性和存在丰度进行描述,并通过高风险筛查、相关性分析、冗余分析、方差分解分析,探讨ARGs的迁移风险。结果共检出9大类188个ARGs和9个MGEs,丰度范围分别为6.18×10^(3)~1.24×10^(8) copies/g、5.86×10^(3)~3.34×10^(8) copies/g;四环素类、氨基糖苷类、β-内酰胺类、大环内酯-林可霉素-链阳霉素类(macrolide-lincosamide-streptogramin B,MLSB)ARGs分布最广;多重耐药类ARGs丰度最高;涉及的主要耐药机制贡献大小为抗生素灭活>外排泵>细胞保护。其中,苦菊的ARGs检出率最高,青椒的ARGs丰度最高;茄果类、叶菜类ARGs丰度普遍高于根茎类蔬菜;水果类样品中ARGs的检出率和丰度最低。高风险ARGs普遍存在,丰度最高可达7.85×10^(7) copies/g,且氨基糖苷类、磺胺类、四环素类、多重耐药类ARGs具有高迁移风险,整合酶和转座酶两类转移机制共同构成主要驱动因素(46.44%)。结论生食果蔬中ARGs赋存情况严重,具有较高的迁移风险,很可能导致耐药现象的大量产生及扩散,危害人类健康,应引起高度重视。

强还原处理对土壤中常见抗生素及其抗性基因的影响研究

土壤中抗生素长期累积所引发的抗性致病菌富集以及抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的传播扩散,已成为当前备受关注的环境问题。为研究强还原处理(Reductive soil disinfestation,RSD)对土壤中抗生素及其ARGs的影响,以常用且难降解的抗生素四环素、土霉素、磺胺嘧啶和磺胺甲恶唑所构建的质量分数为20 mg·kg^(-1)的抗生素混合污染土壤为研究对象,分别设置以玉米秸秆(2%,RCS)、甘蔗渣(2%,RSR)为有机物料的RSD处理,同时设置不处理对照,于处理第7、14、28天进行破坏性采样,利用高效液相色谱和荧光定量PCR技术分析RSD处理过程中抗生素质量分数及ARGs和可移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)丰度的变化。结果表明,RSD处理可有效降解土壤中的四环素类和磺胺类抗生素,处理28 d后磺胺类抗生素的降解率为45.2%-100%,优于四环素类的33.5%-57.2%;RSR处理对四环素和磺胺嘧啶的降解效果优于RCS处理,其降解率可达57.2%-64.8%,而RCS处理对土霉素的降解率可达44.7%;两种RSD处理对磺胺甲恶唑的降解率在14 d时即可达100%。RSD处理后土壤中ARGs绝对丰度显著增加,RCS处理的增加作用强于RSR处理;随处理时间延长,tetM、qacH等基因相对丰度在RSD处理中呈下降趋势,一定程度上表明ARGs增加带来的生态负面效应得到缓解。RSD处理可显著降低IS26基因的相对丰度,表明其能通过消减特定MGEs削弱ARGs水平转移能力。综上,RSD处理可有效降解土壤中四环素类和磺胺类抗生素,具有消减土壤中ARGs并降低其传播风险的潜力。研究结果可为解决土壤抗生素污染问题、降低ARGs扩散风险提供一定的理论与技术支持。