来源：Frontiers in Cellular and Infection Microbiology
编辑推荐：
布鲁氏菌 abortus（B. abortus）是中国重要的动物源性致病因子，然而其在浙江省的基因组流行病学特征仍不清楚。本研究通过首次对来源于该地区患者和奶牛的7株 B. abortus 分离株进行整合基因组分析，填补了这一知识空白。研究人员对分离株的表型、
广告
X
布鲁氏菌 abortus（B. abortus）是中国重要的动物源性致病因子，然而其在浙江省的基因组流行病学特征仍不清楚。本研究通过首次对来源于该地区患者和奶牛的7株 B. abortus 分离株进行整合基因组分析，填补了这一知识空白。研究人员对分离株的表型、基因型和系统发育基因组学特征进行了研究，方法包括 BCSP-31 和 AMOS-PCR、多位点序列分型（MLST）、平均核苷酸一致性（ANI）、核心基因组单核苷酸多态性（cgSNP）及泛基因组分析。AMOS-PCR 鉴定所有7株分离株均为 B. abortus，MLST 分析显示其均属于单一序列型（ST2），该分类进一步得到与参考菌株 B. abortus 544 的 ANI 值达99.99%的支持。泛基因组分析揭示其基因组高度保守，包含3,084个核心基因和仅10个外壳基因的极小附属基因组，同时预测出68个毒力相关因子和1个耐药基因 mprF。核心基因组 SNP 系统发育分析表明，浙江菌株与俄罗斯参考菌株构成单系群，并三分化为三个不同的亚分支，每个亚分支与来自中国北方不同省份的菌株存在特定的系统发育关联。作为首个整合表型、基因型和系统发育基因组学数据对浙江省 B. abortus 进行研究的工作，本研究显著拓展了对该地区局部种群结构的认识，为主动性基因组监测提供了关键证据基础，从而为针对性地开展布鲁氏病公共卫生干预措施提供参考。
布鲁氏菌 abortus（B. abortus）是牛布鲁氏菌病的主要致病因子，该病对全球畜牧业造成重大经济损失，其影响主要表现为奶牛流产、不育及产奶量下降。作为动物源性致病因子，B. abortus 直接威胁人类健康，可导致不规则发热、关节炎、盗汗及关节痛，未经治疗可发展为严重慢性并发症。人类布鲁氏菌病主要通过直接或间接接触感染牲畜、食用受污染的未灭菌乳制品及肉类传播。B. abortus 菌株分布于横跨六大洲的59个国家和地区，对高风险职业人群构成重大公共卫生风险。由 B. abortus 引起的人类布鲁氏菌病在中国南方省份较为罕见，2015年至2025年间浙江省仅从患者体内分离到4株 B. abortus 菌株，这一稀缺性与北方地区形成鲜明对比，凸显了研究人员对该病原体地理分布和区域传播动态认知的重要不足。
全基因组测序（WGS）技术革命性地推动了分子流行病学发展，核心基因组单核苷酸多态性（cgSNP）分析为调查遗传相关性提供了最高分辨率，对菌株特征刻画及其在全球系统发育背景中的准确定位尤为关键。基于此，本研究分析来自浙江省的7株 B. abortus 菌株，以确定其起源及与北方谱系的关系，为改进监测与控制提供依据。
本研究使用的7株 B. abortus 菌株来源于2015年至2025年间浙江省布鲁氏菌病监测项目，包括4株人源和3株牛源分离株，储存于浙江省疾病预防控制中心实验室，经标准细菌学方法复苏鉴定。菌株基因组 DNA 经提取后，采用 Illumina NovaSeq X Plus 平台配对末端（PE150）测序，使用 SPAdes 进行组装，通过 Orthologous Average Nucleotide Identity Tool（OAT）计算平均核苷酸一致性（ANI），采用多位点序列分型（MLST）方法进行等位基因分型，利用 GrapeTree 生成最小生成树。泛核心基因组分析使用 Panaroo 完成，毒力基因通过 ABRicate 比对 Virulence Factor Database（VFDB）预测，耐药基因通过 Resistance Gene Identifier（RGI）比对 ResFinder 数据库及 Comprehensive Antibiotic Resistance Database（CARD4.0.1）检测。cgSNP 系统发育分析流程包括：使用 Prokka 对所有研究及全球参考基因组进行注释，以 B. abortus 544 为参考基因组，采用 Snippy 调用核心基因组 SNP，利用 Gubbins 识别并过滤重组区域，最终使用 RAxML 推断最大似然系统发育树。
表型鉴定与基因组测序结果显示，人源和牛源血琼脂平板上的菌落均为光滑、凸起、半透明，符合光滑型布鲁氏菌的表型特征。BCSP-31 和 AMOS-PCR 鉴定所有7株菌均为 B. abortus，扩增出224 bp 和498 bp 特异性条带。分离株分布于浙江省11个地级市中的3个，以金华市最多（n=4），其次为衢州市（n=2）和宁波市（n=1）。组装草图基因组包含19至36个大于500 bp 的重叠群，基因组总长度为3,250,940至3,264,222 bp，GC 含量为57.24%至57.26%。所有样本组装完整性均超过99%，ANI 分析确认各菌株为 B. abortus，与参考菌株 B. abortus 544 的一致性达99.99%。
泛基因组分析揭示，7株菌共有3,094个基因，基因组结构高度保守，以3,084个核心基因（存在于≥99%菌株）为主导，附属基因组极小，仅含10个外壳基因（存在于15%至<95%菌株），未检测到软核心基因（95%至<99%）或云基因（0%至<15%）。各菌株特有基因数为1至6个。毒力基因分析鉴定出68个毒力相关因子，包括30个脂多糖生物合成基因（VF0367）、15个 type IV 分泌系统（T4SS）分泌效应子（VF0695）、12个 VirB type IV 分泌系统组分（VF0365）、5个 Brucebactin 合成基因（VF0692）、2个 BvrR-BvrS 调控基因（VF0368）及4个其他毒力因子。这些基因在各菌株中分布模式基本一致，仅 bmaA 和 btaF 基因在所有7株菌及 B. abortus 544 中均缺失。耐药基因分析仅检出1个多肽耐药因子 Brucella_suis_mprF。
cgSNP 系统发育分析在551株 B. abortus 基因组中共检测到10,357个 cgSNP。全球系统发育分析显示，30株中国 B. abortus 菌株与俄罗斯、蒙古、美国、巴西、印度、波兰和西班牙的菌株相关联，而7株浙江菌株与俄罗斯、蒙古及中国北方省份的菌株聚类紧密，表明其处于更为狭窄的谱系背景中。在此主要聚类内，浙江菌株进一步分化为三个分支，与俄罗斯、蒙古和中国其他地区菌株呈现特定的遗传关联。分支1包含浙江菌株 A1、A2 和 A3，与来自宁夏和黑龙江的菌株具有系统发育亲缘性；分支2包含两株浙江菌株，与来自内蒙古和俄罗斯的菌株具有遗传相关性；分支3包含另两株浙江菌株，与来自蒙古、内蒙古、河北、甘肃和北京的菌株表现出进化上的相近性。这些聚类模式提示了区域间可能的病原体流动，但传播方向和机制有待进一步流行病学调查。
本研究呈现了浙江省 B. abortus 的首个整合分子特征分析，结合细菌学方法、AMOS-PCR、MLST、泛基因组和 cgSNP 系统发育分析。从患者和奶牛中成功分离鉴定 B. abortus，显著拓展了该地区已知病原体谱系，为加强人畜共患病界面布鲁氏菌病监测提供了关键证据。从公共卫生角度，该发现强调了 B. abortus 持续性动物源性传播，凸显了加强人畜联合健康监测的必要性。MLST 分析显示所有7株菌均属 ST2，表明存在克隆谱系的局部循环。泛基因组分析进一步揭示其基因组高度保守，核心基因集庞大（3,084个基因）而附属基因极少（10个外壳基因），反映了遗传稳定性和水平基因转移活性低。这些结果暗示传统分型工具如 MLST 在该地区 B. abortus 追踪监测中仍然有效。
毒力因子筛查鉴定出68个相关基因，多数在各分离株中保守。bmaA 编码自转运体外膜β-桶结构域蛋白 BmaA（VF1339），btaF 编码布鲁氏菌 trimeric autotransducer（TAD）黏附素 F，是主要菌毛亚单位和黏附素的关键外膜蛋白。两者在细菌建立和维持宿主慢性感染中具有重要生物学意义。然而，bmaA 和 btaF 基因在7株菌及 B. abortus 544 中的缺失，提示动物宿主适应或致病策略可能存在变异，其功能影响有待深入研究，但该发现凸显了将毒力基因注释纳入基因组监测的价值。7株浙江菌株 WGS 数据分析仅检出1个耐药基因——多肽耐药因子（mprF），该基因在金黄色葡萄球菌中对庆大霉素、莫能菌素和万古霉素等阳离子抗生素耐药具有重要作用。所有7株菌均未表现出庆大霉素耐药性，尽管 B. abortus 抗生素耐药遗传决定因素已被研究，mprF 在布鲁氏菌中的具体作用仍不明确。
cgSNP 系统发育为确认这些稀有浙江菌株的遗传相关性及其在全球 B. abortus 种群中的精确系统发育定位提供了最高分辨率，对其起源追溯至关重要。这些发现共同表明，尽管浙江菌株可能与俄罗斯分离株共享进化背景，但似乎已分化为与不同区域种群相关联的多个谱系。基于全基因组 SNP 的46株哈萨克斯坦菌株系统发育定位显示，其与地理邻近地区（特别是北高加索和俄罗斯西部）菌株存在显著遗传相关性，并与西伯利亚、中国和蒙古存在额外联系。观察到的系统发育模式为理解该地区 B. abortus 潜在传播动态提供了见解，但完全阐明其潜在流行病学关系有待进一步研究。此外，cgSNP 分析将浙江菌株解析为三个亚分支，与俄罗斯、蒙古和中国北方多个省份菌株存在特定遗传联系。天津菌株 BD002 的系统发育定位形成了与中国北方多个地区和邻近国家菌株构成的独特亚分支，提示其从共同谱系分化而来。山东12株 B. abortus 的系统发育分析显示，其与黑龙江、内蒙古、蒙古和俄罗斯菌株形成遗传关联。这些数据暗示了比以往认识更广泛的传播动态。这种高分辨率系统发育不仅揭示了此前未识别的传播链，还凸显了超越国家和省份边界的一个传播分支的存在。来自 cgSNP 数据的精细化洞察对实现精准公共卫生至关重要，因其能够通过确定引入来源和阐明传播动态，实现包括流动控制和基于风险的筛查在内的针对性干预。
本研究基于整合细菌学、MLST、泛基因组和 cgSNP 系统发育分析的方法，首次提供了浙江省 B. abortus 的高分辨率分子特征。研究揭示，尽管局部菌株通过 MLST 呈现克隆结构（ST2），但 cgSNP 谱系分析显示其存在精细尺度的系统发育多样性，并与外部来源存在清晰的遗传联系。这些发现深化了对该病原体局部遗传背景和潜在传播模式的理解，同时为布鲁氏菌病监测现代化提供了关键证据。未来研究应整合流行病学数据以阐明外部引入的驱动因素，并实施广泛的基因组监测以实时追踪传播动态。
