中国新分离两株阿氏立克次体的基因组特征及研究意义

时间：2025年3月7日

来源：iScience

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为了解阿氏立克次体（Rickettsia aeschlimannii）特征，研究人员从蜱中分离菌株、测序分析，发现其基因组特点及高感染率。

### 阿氏立克次体研究：探索新发现，防控新威胁
在大自然的微观世界里，有一种微生物正悄然影响着人类健康，它就是阿氏立克次体（Rickettsia aeschlimannii）。1997 年，阿氏立克次体在摩洛哥被首次发现，它属于斑点热群立克次体（SFGR），寄生在边缘璃眼蜱中。随后，它逐渐 “崭露头角”，在多个地中海国家引发类似地中海斑点热（MSF）的疾病，患者会出现发热、头痛、皮疹等一系列不适症状。近年来，俄罗斯和中国等地也相继出现感染病例，其传播范围的不断扩大，给公共卫生带来了新的挑战。

然而，目前对于阿氏立克次体的研究还存在诸多不足。此前仅有摩洛哥分离的一株阿氏立克次体完成了基因组测序，这使得我们难以全面了解不同地区、不同蜱种携带的阿氏立克次体的遗传特征差异，也限制了对其致病机制的深入探索。为了填补这些知识空白，加强对这种新兴病原体的防控，山东大学、宁夏医科大学等单位的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《iScience》杂志上。

研究人员开展的这项研究，主要围绕从蜱中分离阿氏立克次体菌株，并对其进行基因组测序和分析。研究样本来自中国宁夏地区，研究人员从山羊身上采集了饱血的亚洲璃眼蜱（Hyalomma asiaticum）和小亚璃眼蜱（Hyalomma scupense）雌性蜱。在实验室中，这些蜱产卵孵化出幼虫后，研究人员将幼虫研磨接种到非洲绿猴肾（Vero 81）细胞中进行培养。同时，提取样本 DNA，通过 PCR 扩增和测序技术，初步确定样本中存在阿氏立克次体。随后，经过进一步的分离、纯化和培养，成功获得了两株阿氏立克次体，分别命名为 Ning - 1（从亚洲璃眼蜱分离）和 Ning - 2（从小亚璃眼蜱分离）。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先是全基因组测序技术，对两株阿氏立克次体进行测序，获取完整基因组序列；其次是系统发育分析，通过构建系统发育树，明确两株菌与其他菌株的亲缘关系；再者是单核苷酸多态性（SNP）分析，检测两株菌的基因变异情况。此外，还利用细胞培养实验，研究两株菌在细胞中的生长特性、细胞病变效应和噬斑形成能力。

下面来看具体的研究结果：

阿氏立克次体菌株的发现：从亚洲璃眼蜱和小亚璃眼蜱的幼虫中成功分离出阿氏立克次体。经形态学观察，Giemsa 染色显示其呈小紫色球杆菌形态，透射电镜下可见其在细胞质中分散存在，呈杆状或球状。通过基因测序，ompA 和 gltA 基因序列与已知阿氏立克次体菌株高度同源，证实了分离菌株的身份。
基因组和系统发育分析：对 Ning - 1 和 Ning - 2 菌株进行全基因组测序和分析，发现这两株菌的基因组大小均小于地中海 MC16 菌株。尽管它们的 GC 含量、rRNA 和 tRNA 数量相似，但基因、编码序列和假基因数量较少。系统发育树显示，Ning - 1 和 Ning - 2 菌株与 MC16 菌株聚为一支，平均核苷酸同一性（ANI）较高，表明它们亲缘关系较近。
生物学特性比较：在 Vero 81 和肩突硬蜱细胞系（IDE8）细胞中培养两株菌，绘制生长曲线。结果显示，Ning - 1 菌株在指数期和稳定期的细菌载量均显著高于 Ning - 2 菌株，表明其生长速度更快、适应性更强。细胞病变效应（CPE）实验发现，Ning - 1 菌株在感染 Vero 81 细胞 4 天后即可诱导明显的 CPE，而 Ning - 2 菌株在整个观察期内 CPE 均不明显。噬斑形成实验也表明，Ning - 1 菌株形成噬斑的速度更快、数量更多。
基因组注释比较：比较三株阿氏立克次体菌株（Ning - 1、Ning - 2 和 MC16）及其他相关菌株的基因组注释，发现三株菌与其他 SFGR 共享 821 个直系同源群，同时各自拥有独特的直系同源群。Ning - 1 和 Ning - 2 菌株共有 154 个 MC16 菌株所没有的直系同源群，这些基因主要涉及转运和代谢、DNA 复制修复和重组、信号转导等功能。此外，Ning - 1 菌株独有的 pmp20 基因，可能与细胞内运输和分泌有关，这或许是其生长和致病能力更强的原因之一。
毒力基因和单核苷酸多态性分析：三株菌均含有 8 种毒力基因，Ning - 1 和 Ning - 2 菌株的 ralF 蛋白覆盖度高于 MC16 菌株，提示其可能具有更强的毒力。对两株菌进行 SNP 分析，发现 Ning - 1 菌株的变异、缺失、转换和颠换数量均高于 Ning - 2 菌株，且错义 / 沉默比也更高，这些差异可能影响蛋白质结构和功能，进而影响菌株的生物学特性和致病性。
蜱中阿氏立克次体的调查：研究人员对宁夏地区采集的蜱进行阿氏立克次体感染率调查，结果显示，在 150 只璃眼蜱中，有 99 只检测为阳性，总体阳性率达 66.00%，其中亚洲璃眼蜱阳性率为 64.13%，小亚璃眼蜱阳性率为 68.97%。对阳性样本的基因序列进行分析，发现 ompA、gltA、sca1 和 17 kDa 基因序列与其他地区的阿氏立克次体存在一定的同源性和差异，反映了其遗传变异和进化关系。

研究结论和讨论部分指出，此次研究成功从中国宁夏的两种璃眼蜱中分离出阿氏立克次体，并获得其完整基因组序列。研究揭示了两株菌与地中海 MC16 菌株在基因组特征、生物学特性上的差异，发现 Ning - 1 和 Ning - 2 菌株可能具有更高的毒力，且 Ning - 1 菌株在细胞培养中表现出更强的生长和致病能力。同时，研究还发现璃眼蜱中阿氏立克次体的感染率较高，提示其可能是主要传播媒介。这些研究结果对于深入了解阿氏立克次体的遗传进化、致病机制以及制定防控策略具有重要意义。然而，该研究也存在一定局限性，如仅在西北部分地区开展，其他地区阿氏立克次体的分布和进化特征尚不明确，未来还需进一步扩大研究范围，加强对蜱叮咬患者的监测，以更好地防控这种新兴病原体对人类健康的威胁。