【唯那生物特色产品】微生物耐药专题·案例6 | 大肠杆菌IncX3-X4杂合质粒共转移blaNDM-5和mcr-1

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上一次我们分享的案例发现产KPC-2肺炎克雷伯菌在治疗过程通过获得外源的NDM质粒而产生CAZ/AVI耐药。本次分享的内容针对大肠杆菌blaNDM-5和mcr-1共存的IncX3-IncX4杂合质粒分析了该质粒可能的形成模式。

英文标题：Co-transfer of blaNDM-5 and mcr-1 by an IncX3–X4 hybrid plasmid in Escherichia coli

文章链接：10.1038/nmicrobiol.2016.176

发表时间：2016.9

发表期刊：Nature Microbiology

IF：30.964

研究背景/目的：

研究背景/目的：碳青霉烯类被认为是治疗耐多药肠杆菌科的最后手段，而黏菌素是治疗碳青霉烯耐药病原体的关键抗生素。IncX质粒在临床意义的抗生素耐药性传播中具有重要性，有研究发现IncX3质粒在blaNDM的传播中起着重要作用，其它证据表明IncX4质粒与mcr-1的传播有关。在这里，作者报道了一株碳青霉烯和黏菌素抗性的大肠杆菌，该菌株含有一个介导blaNDM-5和mcr-1共转移的IncX3-X4杂合质粒。

研究对象：CAZ/AVI耐药（KP137060）和CAZ/AVI敏感（KP135194）的碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌。

研究方法：blaNDM-5和mcr-1共存的大肠杆菌CQ02-121

研究思路：全基因组测序

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主要研究内容及结果：

1、CQ02-121的菌株来源和基础特征

大肠杆菌CQ02-121从一只因发烧和腹泻而接受诊治的宠物猫的直肠拭子中分离获得。该分离物对测试的绝大多数抗菌药物都具有耐药性，其中就包括碳青霉烯类的亚胺培南、厄他培南和美罗培南以及多粘菌素类的黏菌素等，PCR和Sanger测序证实了该菌blaNDM-5和mcr-1的存在。 多序列分型（MLST）表明大肠杆菌CQ02-121属于序列型ST156。接合转移试验表明blaNDM-5和mcr-1能够从大肠杆菌CQ02-121共转移到受体大肠杆菌C600中，接合效率分别为4.18±0.13×10-5和7.61±2.11×10-5。S1-PFGE和Southern杂交实验证实blaNDM-5和mcr-1共存于同一质粒，命名为pCQ02-221。稳定性试验表明pCQ02-221能长期稳定存在于CQ02-221中。

2、pCQ02-121的基因组分析

质粒pCQ02-121的全长48,350 bp，包含61个可预测的开放阅读框（ORF），序列分析表明，它是一个IncX3-IncX4杂合质粒。比较基因簇显示，pCQ02-121 的mcr-1及其侧翼序列可能源自pMCR1_IncX4样质粒，而blaNDM-5及其侧翼基因可能源自pNDM5_IncX3样质粒（图1a）。

该杂合质粒源于IS26和oriT的nic位点重组连接，基于质粒结构和序列分析，作者提出了两种pCQ02-121形成的模式（图1b）。在模式一中，第一步为 IS26的同源重组或转座酶介导的共整合形成，第二步为TrwC（松弛酶）催化oriT的两个同源拷贝的的分子间或分子内重组；模式二颠倒了这两步的顺序。pCQ02-121的oriT中nic位点周围的序列进一步支持了该模式（图1c）。

文章结论

a)此研究首次报道了携带blaNDM-5和mcr-1的IncX3-X4杂合质粒。

b)该质粒通过IS26和nic的两步重组形成。

c)该质粒可发生转移，并使受体菌保持长期且稳定的碳青霉烯和黏菌素抗性。

参考文献

Sun J, Yang R S, Zhang Q, et al. Co-transfer of blaNDM-5 and mcr-1 by an IncX3-X4 hybrid plasmid in Escherichia coli [J]. Nat Microbiol, 2016, 1: 16176.

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