五年的潛心研究，描繪腦膜炎奈瑟菌50年的耐葯變遷與進化之路
華山醫院抗生素研究所與上海市疾病預防控制中心通過5年合作研究，先後在國際著名刊物PLOS Medicine（IF=14）及Emerg Infect Dis（IF=8）發表研究成果，揭示了腦膜炎奈瑟菌50年來對喹諾酮類等抗菌葯的耐葯變遷、耐葯克隆遺傳特徵與進化路徑，為流腦的預防用藥及疫苗研發方向提供指導依據，具理論及實用意義。
腦膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）是流行性腦脊髓膜炎（流腦）的病原體，可通過飛沫在空氣中傳播。我國是流腦高發國家，歷史上曾發生多次流腦流行。流腦在兒童及青少年中多發，死亡率高達10%。
A群流腦疫苗的推廣有效降低了流腦的發病率，然而腦膜炎奈瑟菌變異能力強，不斷出現新的優勢流行克隆。2003年，安徽出現C群流腦暴發流行，並迅速波及全國10多個地區，對人類生命健康造成了極大危害。
科學問題1：50年來，腦膜炎奈瑟菌的耐藥性、流行克隆究竟發生了什麼變化？
腦膜炎奈瑟菌分離困難，不易保存，對該細菌的耐藥性及其變遷了解很少。華山醫院抗生素研究所王明貴教授團隊（王明貴、郭慶蘭等）與上海CDC（陳敏、陳明亮等）及復旦大學上海醫學院（瞿滌）協作，對上海市跨度50年的腦膜炎奈瑟菌菌株進行研究。
研究發現1. 揭示50年來上海地區腦膜炎奈瑟菌流行克隆的變遷
1965-1985年上海流腦流行克隆為A群CC5（以ST-5為主的ST-5complex）和CC1（以ST-3為主的ST-1complex），分別在1965-1973年及1974-1985年流行。CC5在1967年曾引起全國流腦大流行，並播散到東歐、俄羅斯等國，引起全球流行。
進入21世紀，我國流腦流行克隆發生轉變。2005-2013年，CC4821成為上海流腦優勢克隆群，以血清型C或B群ST-4821為主。其次為A群CC5，以ST-7為主（圖1）。
圖1.上海地區不同時期腦膜炎奈瑟菌臨床分離株的進化分析
研究發現2. 揭示耐藥性的變遷、發現特徵性耐葯克隆
喹諾酮前時代（~1985）上海地區分離的腦膜炎奈瑟菌對環丙沙星和左氧氟沙星均敏感，而近年分離的腦膜炎奈瑟菌對喹諾酮類的不敏感率超過70%。
進一步分子分型研究發現2個耐葯優勢克隆與耐藥性的形成有關，我們將其分別命名為ChinaCC4821-R1-C/B和ChinaCC5-R14-A克隆，其中以ChinaCC4821-R1-C/B最為多見。
ChinaCC4821-R1-C/B：與早期敏感株相比，此克隆的喹諾酮作用靶位DNAgyrA發生點突變，形成新的耐葯R1型，此克隆為中國當代的特徵性克隆。
ChinaCC5-R14-A：通過獲取未知來源的DNA，形成R14型gyrA，介導耐葯，耐葯克隆在法國、瑞典等歐洲國家亦有發現。
除上述2個流行克隆外，其它耐葯菌株的gyrA耐葯型表現出顯著的多樣化特點，出現多達12種耐葯基因型（R2-R13），提示喹諾酮選擇壓力對腦膜炎奈瑟菌進化的影響。
科學問題2. CC4821流行克隆如何進化而來？
華山醫院課題組（王明貴、郭慶蘭）聯合上海CDC（陳敏、陳明亮）和美國匹茲堡大學（Mustapha MM、Doi Y、Harrison LH），對具我國特徵性的耐葯克隆CC4821的分子進化機制進行了深入分析。
研究發現3. 發現CC4821耐葯克隆的多種進化機制
早在上世紀70年代，上海地區已出現CC4821菌株的健康攜帶者及患者。基因組進化分析表明，CC4821菌株分為2組：
Group 1：該組菌株屬當代流行克隆，克隆間彼此遺傳關係緊密，均攜帶PorA: P1.7-2,14型抗原及R1型喹諾酮類耐葯基因，多來自患者，以血清群C為主。本組菌株染色體攜帶的R1型耐葯基因由gyrA敏感型S1單核苷酸突變產生。S1敏感型基因主要存在於上海早期CC4821菌株及部分當代菌株。推測流行克隆可能由早期菌株進化而來（圖2）。
Group 2：此組包括早期菌株及部分當代CC4821菌株，其抗原及gyrA耐葯基因型呈多樣化，親緣關係相對較遠。此外，CC4821菌株存在廣泛的重組事件，可能與早期克隆進化、表面抗原的獲取、高侵襲優勢克隆的形成有關（圖2）。
圖2.CC4821腦膜炎奈瑟菌株核心基因組系統進化分析
研究意義1. 指導流腦的預防用藥
目前我國流腦的藥物預防包括氟喹諾酮類、頭孢菌素類、氯黴素、利福平及磺胺異噁唑等。此研究表明，上海腦膜炎奈瑟菌對氟喹諾酮類及磺胺類藥物耐藥性高，不宜作為流腦的預防用藥，可酌情選擇目前仍保持高敏感率的β-內醯胺類、阿奇黴素、利福平等藥物。
研究意義2. 指導流腦的疫苗研發
CC4821克隆最初僅在中國大陸和台灣出現，近年世界上包括美國、英國、法國、加拿大、越南、印度、日本等多個國家出現CC4821感染或攜帶菌株。
值得注意的是，近年我國血清型B群CC4821菌株逐漸增多，也有地區出現W群CC4821菌株。鑒於CC4821克隆的高致病性與耐藥性，臨床危害大，而B群菌株不能被目前國內使用的血清型A+C群疫苗所覆蓋，亟待加強監測與研究，有必要研發新的針對我國流行菌株的B群疫苗或同時覆蓋B群的多價疫苗。
文獻出處
1.Chen M#, Guo Q#,Wang Y, Zou Y, Wang G, Zhang X, Xu X, Zhao M, Hu F, Qu D*, Chen M*, Wang M*.Shifts in the antibiotic susceptibility, serogroups, and clonal complexes ofNeisseriameningitidisin Shanghai, China: a time trend analysis of the pre-quinoloneand quinolone eras. PLoS Medicine 2015; 12(6): e1001838.
2.Guo Q#, Mustapha MM#, Chen M, Qu D, Zhang X,Chen M*, Doi Y*, Wang M*, HarrisonLH.. Evolution of sequence type 4821 clonalcomplex meningococcal strains in China, from prequinolone to quinolone era,1972–2013. Emerg Infect Dis2018; 24(4): 683-690.
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