结核分枝杆菌基因组学及特异检测技术研究

结核分枝杆菌(M.tuberculosis)，俗称结核杆菌，是引起结核病的病原菌。可侵犯全身各器官，但以肺结核为最多见。结核病至今仍为重要的传染病。估计世界人口中1/3感染结核分枝杆菌。据WHO报道，每年约有800万新病例发生，至少有300万人死于该病。我国建国前死亡率达200-300人/10万，居各种疾病死亡原因之首，建国后，随着人民生活水平提高，卫生状态改善，特别是开展了群防群治，儿童普遍接种卡介苗，结核病的发病率和死亡率大为降低。由于耐药结核的出现已及HIV共感染等因素影响，目前发病率又有上升趋势。对于结核病的防治而言，其首要问题是结核病的诊断，而结核病的实验室检查已成为临床医生诊断结核病、判断疗效和评估预后不可缺少的手段。结核病的临床诊断主要根据病史、痰培养、涂片抗酸染色、胸片等结果，其中痰结核检查是诊断肺结核的重要依据之一，检测方法常规采用细菌学检查。痰中细菌学检查主要采用痰涂片和培养方法，涂片虽简单易行，但阳性率低，培养虽为金标准，但周期太长，均难以满足临床需要。细菌对部分患者可造成误诊或漏诊。近年来随着现代科学技术的不断进展，分子生物学技术在结核病诊断方面取得了显著的成绩，实时动态荧光定量(FQ—PCR)技术又是在原有的PCR技术上一次质的飞跃。 尽管许多文献已经报道了结核耐药的分子机理，但耐药的分子机理并没有充分了解。本研究利用全基因组鸟枪法测序和高通量测序技术，测定了两株结核分枝杆菌菌株TFJA和TFJB全基因组序列，分别为药物敏感株和耐多药株。在序列初步拼接后，获得了由189个DNA contigs（DNA序列连接群）组成的基因组框架图。借助10kb左右插入片段克隆的正反向末端序列信息以及PCR扩增技术，确定了全部DNA contigs在基因组上的物理位置，最后补上了所有“间隙(gap)” ，得到了全基因组序列。三种限制性酶切物理图谱证明了序列拼接的正确性。两株结核菌基因组大小为4.4Mbp左右，GC含量都在65.6%左右，其中TFJB株比TFJA株大7kbp，分别具有3591、3648个基因，83.7%的基因位于先导链上。我们比较了两株细菌的949SNPs位点，发现94个在TFJB中不同nsSNPs，这些SNPs位点的碱基在其它的结核分枝杆菌基因组中是相同的。我们去掉了那些代谢途径与毒力代谢无关的基因，最后选择了6个基因的18个SNP，检测这些SNP在277株耐药或者药物敏感结核分枝杆菌中的保守性以及其耐药相关性。用PCR扩增含有SNP的序列，用统计学检验这些SNP是否耐药相关，结果发现，TFJB0109_CDS04405基因的407位点SNP（g->a）和TFJB0109_CDS00149基因上的SNP（720a->c，722插入t，727t->g，729g->t，以及735g->t）可能与SM耐药相关，其P-value分别是0.04128、0.02160和0.01394（见表3）。 结核是一种慢性传染病，其病原体为TB。在全基因组序列分析研究的同时，我们筛选到一套灵敏度较高、特异性较好的REAL TIME-PCR检测引物，并用它对105份不同发病时间的病人标本进行了检测。初步结果表明，应用本方法，样本检出率为98%，这一结果比涂片及分离培养更灵敏。