曾经被认为在疫苗广泛接种后得到有效控制的百日咳，近年来在全球多地出现了令人担忧的卷土重来。这种被称为“百日咳再现”的现象，不仅发生在疫苗接种覆盖率较低的地区，也在免疫规划成熟的发达国家中出现。中国的情况尤为独特，其国家免疫规划历史上在儿童3、4、5月龄进行百白破联合疫苗基础免疫，18月龄加强一次，而6岁时的加强针仅含白喉和破伤风类毒素，这一政策一直持续到2025年。与此同时，中国本土的百白破疫苗主要采用共纯化工艺生产，其百日咳组分（如百日咳毒素PT和丝状血凝素FHA）含量存在变数，这与许多西方国家使用的固定组分的无细胞疫苗有所不同。这种独特的疫苗接种框架，可能对循环的百日咳鲍特菌施加了与众不同的选择压力。
更令人担忧的是，自2010年代中期以来，对大环内酯类抗生素耐药的百日咳鲍特菌株日益增多，对当前的防控策略提出了严峻挑战。以往认为这些耐药菌株主要局限在中国，但最近的基因组分析显示，在法国、日本、美国、澳大利亚和中国香港等地也发现了它们的踪迹。位于中国南方的超大城市深圳，人口密集、流动性高，是监测这些传播动态的关键前哨点。为了阐明驱动这次百日咳再现的基因组流行病学和进化动力学，由南方医科大学的研究人员领衔的团队开展了一项深入研究。他们采用双管齐下的策略：首先分析了深圳长达11年（2013-2024）的监测数据，以了解长期时间趋势和人口结构变化；其次，对聚焦于近期流行波次（2018-2024）的632株百日咳鲍特菌分离株（包括75株新测序的本地菌株）进行了比较基因组分析，旨在描绘中国流行株的谱系替换和耐药谱，并评估其与全球进化轨迹的差异。这项研究最终发表在国际期刊《International Journal of Infectious Diseases》上。
为了回答上述科学问题，研究人员综合运用了多种关键技术方法。研究整合了2013-2024年期间深圳市基于临床确诊百日咳病例的长期流行病学监测数据，用于分析发病趋势和人口特征转变。在实验室研究方面，从2018-2024年收集的临床分离株中提取基因组DNA，并采用PacBio和Illumina NovaSeq PE150平台进行全基因组测序。通过多位点抗原序列分型（MAST）和多位点可变数目串联重复序列分析（MLVA）对菌株进行基因分型，并检测了与大环内酯类耐药相关的23S rRNA A2047G突变。利用基于核心单核苷酸多态性（SNP）的最大似然法构建系统发育树，以解析菌群的进化关系。同时，使用E-test法对分离株进行了大环内酯类等抗生素的药物敏感性试验。
Demographic Shift and Resurgence of Pertussis in the Post-Pandemic Era
对深圳市2013年至2024年监测数据的分析显示，百日咳报告病例数经历了三个明显阶段。早期（2013-2016年）疾病呈散发状态，年病例数低于600例。但从2017年开始显著上升，在2019年新冠疫情前达到一个高峰（1965例）。新冠非药物干预措施实施期间（2020-2021年），病例数短暂大幅下降。然而，随着干预措施的放松，病例数从2022年起再次激增，至2024年达到历史最高的11571例，较2013年基线增长了178倍。2024年的再现疫情在4月（1931例）和5月（1737例）出现异常强烈的流行峰。更深刻的变化体现在疾病负担的转移上。在早期阶段（2013-2017），百日咳主要是婴儿疾病，1岁以下婴儿病例占绝大多数（如2013年占88.5%）。然而，从2018年开始，婴儿病例比例呈现显著下降趋势（p < 0.001），到2024年降至15.5%。相反，感染负担转向了学龄儿童和青少年（7-15岁），到2023年，学生已成为主要风险群体，占报告病例的39.2%。2024年的疫情进一步显示，传播范围扩大至学龄前儿童（幼儿园儿童，占31.1%）和成人（>15岁，比例从2013年的1.9%升至2024年的9.4%），表明传播模式从“家庭内”转向“学校中心”并最终发展为“社区广泛”传播。
MLVA Type Evolution and Regional Distribution
MLVA分型揭示了百日咳鲍特菌种群结构的戏剧性变化。在深圳，MT28谱系从2018年仅占6.5%急剧上升至2024年的89.4%（p < 0.001），确立了绝对优势地位，完成了快速的克隆替换。相比之下，同期存在的其他谱系，如MT104和MT195，未能建立起类似优势。系统发育分析追溯MT28谱系的骨干分支最早可追溯到2018年的美国以及2019年的日本和奥地利菌株，但这些早期国际菌株并不携带23S rRNA A2047G耐药突变。与中国的情况形成鲜明对比的是，全球监测数据显示，在西方国家（如美国、法国、西班牙），MT27谱系在整个研究期间（2018-2024）始终保持主导地位，未见被替代的迹象。这种并置凸显了百日咳鲍特菌进化动力学存在显著的地区差异。
Convergent Evolution of Resistance and Virulence Determinants
对抗原基因位点和耐药突变的分析显示，全球百日咳鲍特菌基因组中毒力相关位点高度保守，绝大多数分离株携带ptxP3启动子，并与ptxA1、ptxC2、fim2-1、fim3-1和fhaB1等位点共存。遗传多样性主要体现在pertactin（PRN）基因上。全球流行株以prn缺失或prn2变异（MT27谱系特征）为主，而中国扩张谱系则独特地富集了prn150等位基因。大环内酯类耐药谱系呈现明显的二分法：23S rRNA A2047G突变在中国MT28谱系中几乎固定存在，也普遍存在于地区性出现的MT195和MT104谱系中；而全球主导的MT27谱系无论地理来源如何，绝大多数均为敏感菌株。对深圳75株分离株的表型药敏试验证实，对红霉素、阿奇霉素和克拉霉素的耐药率为56.0%，所有菌株均对甲氧苄啶-磺胺甲噁唑（SXT）敏感。多位点数据整合显示，A2047G阳性分离株主要聚集在携带ptxP3–prn150毒力谱的MT28背景中，而与敏感的MT27群体形成明显区分。
Phylogenomic Divergence and Fixation of the Resistant MT28 Lineage
基于全基因组SNP的系统发育重建将种群解析为三个反映不同适应策略的进化支系。Clade I（蓝色，全球支系）由全球流行的MT27菌株主导，其特征为抗原缺失策略（prn缺失表型）和普遍的大环内酯类敏感性，可视为“疫苗逃逸”谱系。Clade II（绿色，中国祖先支系）主要由MT195构成（MT104也在此支系），是A2047G耐药突变的早期采用者，但保留了祖先样的prn1/2等位基因，作为局部存在的耐药库。Clade III（红色，中国流行支系）代表高度成功的MT28基因型，它展示了独特的“适应性协同”效应：整合了耐药性状（A2047G）、高毒力ptxP3启动子以及独特的prn150抗原，这种组合赋予了决定性的适应性优势，使其能够超越Clade II并排挤敏感的Clade I，最终固定为驱动2024年百日咳再现的主要力量。
本研究通过整合长期监测与比较基因组学，揭示了后疫情时代百日咳鲍特菌种群结构的显著分化。研究结果表明，中国2024年的百日咳再现与在全球散播的MT28谱系内部局部固定的大环内酯类耐药性密切相关。MT28谱系的进化结合了耐药性、高毒力（ptxP3）和疫苗逃逸（prn150等位基因及向prn缺失的演变），这种“三重威胁”特征使其在抗生素选择压力和中国特定疫苗接种策略塑造的生态位中获得了决定性优势。新冠疫情造成的种群瓶颈和随之而来的免疫力差距，为这支具有优势的菌株在2022年后迅速扩张创造了条件。与中国MT28谱系快速克隆替换形成鲜明对比的是，MT27谱系在全球其他地区保持稳定主导，但其普遍的大环内酯类敏感性使其难以在中国高抗生素压力的环境中立足，这凸显了不同地区选择压力的差异。地区性局限的谱系（如MT104和MT195）作为隐藏的耐药库存在，但未能广泛传播，表明仅靠耐药性不足以获得长期成功，需要与毒力因子等协同进化。该研究强调了在中国观察到的独特进化轨迹对全球百日咳防控的警示意义，呼吁迫切需要修订全球抗生素管理策略和疫苗接种策略，以应对这些不断进化的病原体威胁。
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