通过群体基因组学揭示表皮葡萄球菌的全球分布、抗菌素耐药性及毒力因子

摘要

背景

表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）通常被认为是一种无害的共生菌，但它已成为医院感染的主要致病菌之一，包括眼部感染、皮肤感染、医疗器械相关感染和血流感染。因此，我们通过结合元数据的基因组分析来研究其种群结构。

结果

我们通过整合1742个公开可用的表皮葡萄球菌基因组（截至2025年8月的数据）和94个新测序的分离株，进行了基于全基因组测序的种群基因组分析。分析结果显示，表皮葡萄球菌是一个由四个系统发育谱系（系统发育组1-4）组成的物种复合体，这些谱系具有不同的克隆背景，并在全球范围内广泛分布。该物种拥有一个开放的泛基因组，并且通过移动遗传元件能够获得新的遗传特征。在不同谱系中观察到了广泛的抗菌素耐药性和显著的毒力潜力。值得注意的是，以ST 2为主导的系统发育组1中，mecA（耐甲氧西林基因）的检出率为97.8%，这可能是由于克隆扩增和水平基因转移所致，因此将其确定为高风险谱系。对血液来源菌株中富集基因的分析表明，表皮葡萄球菌在血流相关环境中的适应性受多个基因调控，这些基因涉及抗菌素耐药性、细胞壁重塑、环境适应性和核心代谢过程。

结论

本研究为表皮葡萄球菌提供了一个全面的种群基因组框架，阐明了其种群结构、基因组多样性、抗菌素耐药性以及与毒力相关的遗传特征。这些发现为了解表皮葡萄球菌的进化动态和致病潜力提供了宝贵的见解，并为感染控制策略和临床管理提供了重要的基因组资源。

背景

表皮葡萄球菌通常被认为是一种无害的共生菌，但它已成为医院感染的主要致病菌之一，包括眼部感染、皮肤感染、医疗器械相关感染和血流感染。因此，我们通过结合元数据的基因组分析来研究其种群结构。

结果

我们通过整合1742个公开可用的表皮葡萄球菌基因组（截至2025年8月的数据）和94个新测序的分离株，进行了基于全基因组测序的种群基因组分析。分析结果显示，表皮葡萄球菌是一个由四个系统发育谱系（系统发育组1-4）组成的物种复合体，这些谱系具有不同的克隆背景，并在全球范围内广泛分布。该物种拥有一个开放的泛基因组，并且通过移动遗传元件能够获得新的遗传特征。在不同谱系中观察到了广泛的抗菌素耐药性和显著的毒力潜力。值得注意的是，以ST 2为主导的系统发育组1中，mecA（耐甲氧西林基因）的检出率为97.8%，这可能是由于克隆扩增和水平基因转移所致，因此将其确定为高风险谱系。对血液来源菌株中富集基因的分析表明，表皮葡萄球菌在血流相关环境中的适应性受多个基因调控，这些基因涉及抗菌素耐药性、细胞壁重塑、环境适应性和核心代谢过程。

结论

本研究为表皮葡萄球菌提供了一个全面的种群基因组框架，阐明了其种群结构、基因组多样性、抗菌素耐药性以及与毒力相关的遗传特征。这些发现为了解表皮葡萄球菌的进化动态和致病潜力提供了宝贵的见解，并为感染控制策略和临床管理提供了重要的基因组资源。