实用组学小工具——大肠埃希菌血清型分析SerotypeFinder和ECTyper

一、关于大肠埃希菌的血清型鉴定

大肠埃希氏菌的抗原结构主要包括四类：菌体抗原（O抗原）、表面抗原（K抗原）、鞭毛抗原（H抗原）和菌毛抗原（F抗原）。

在该菌的血清分型中，通常以O抗原和H抗原作为主要分型依据，例如常见的O157:H7型。对于部分致病菌株，还需额外鉴定K抗原，例如O18:K1:H7。

目前，O抗原和H抗原的鉴定通常可借助两种基于全基因组的血清型分析工具——SeroTypeFinder和ECTyper。其中，SerotypeFinder（https://cge.food.dtu.dk/services/SerotypeFinder/）由Joensen等学者开发，通过识别O抗原基因（如wzx、wzy、wzm、wzt）和H抗原基因（如fliC、flkA、fllA、flmA、flnA）来预测血清型，其结果与传统血清学实验高度一致。

ECTyper（https://github.com/phac-nml/ecoli_serotyping）是另一款集成化分析工具，能够基于全基因组测序（WGS）对大肠埃希菌进行多项表征，包括物种鉴定、O/H血清分型、志贺毒素分型以及致泻性大肠杆菌（DEC）病理分型。研究表明，在一项涵盖6954个公开的大肠埃希菌基因组的大规模比对中，ECTyper与SerotypeFinder在O抗原和H抗原分型上的一致性分别达到91%和90%，显示出高度吻合的分析结果。

需要注意的是，基因组流行病学中心（CGE）的SeroTypeFinder工具每次仅支持单个菌株的O/H血清型分析；ECTyper支持批量分析，但需要在本地安装部署，对缺乏生物信息学背景的研究人员而言可能存在一定技术门槛。

另外，K抗原的鉴定目前仍需依靠特异性PCR方法，例如针对neuC（K1）和kfiC（K5）等基因的检测，这类方法可有效补充全基因组分型工具尚未完全覆盖的抗原类型。

二、密码子生信云带您零基础做生信

上海唯那生物推出的生信云平台服务（https://cloud.mimazi.net）提供了上述两种大肠埃希菌血清型预测的小工具。用户无需安装软件或配置环境，即可便捷地完成大肠埃希菌血清型分析，快速获取血清型预测结果（表格形式）。

您仅需微信扫码注册一个账号，找到免费小工具“大肠杆菌分离株血清型预测（SerotypeFinder）”或“大肠杆菌血清分型、志贺毒素分型和病理分型（ECTyper）”，提交对应文件，就能快速预测并下载结果。

小工具地址：

• 大肠杆菌分离株血清型预测（SerotypeFinder）：https://cloud.mimazi.net/tool/article-195.html
• 大肠杆菌血清分型、志贺毒素分型和病理分型（ECTyper）：https://cloud.mimazi.net/tool/article-196.html

三、SerotypeFinder小工具的使用方法

输入文件：

全基因组数据或包含抗原基因的FASTA格式文件

注意文件名禁止包含空格（如：EC Strain1.fasta，可将其修改为 EC_Strain1.fasta）

输出结果：

--output.tsv：血清型预测结果

• gene：匹配的血清型特异性基因名称；
• serotype：预测的血清型类型；
• identity：序列比对相似度（%）。

软件版本：SerotypeFinder2.0.1

数据库版本：1.0.0 (2022-05-16)

四、ECTyper小工具的使用方法

输入数据：

基因组预组装结果（FASTA格式），支持提交单个基因组或包含多个目标基因组的文件夹

注意文件名禁止包含空格（如：EC Strain1.fasta，可将其修改为 EC_Strain1.fasta）

输出结果：

--blastn_output_alleles.txt：O和 H抗原数据库的 BLASTN比对结果

--output.tsv：血清型预测结果

• Name：样本名称（通常为唯一标识符）；
• Species：物种信息（用于识别样本污染或标签错误）；
• O-type：O抗原分型；
• H-type：H抗原分型；
• Serotype：血清型预测结果（包含O和H抗原）。

软件版本：Ectyper 2.0.0

数据库版本：database version 1.0

五、参考文献：

[1] Camacho C, Coulouris G, Avagyan V, et al. BLAST+: architecture and applications. BMC Bioinformatics. 2009;10:421.

[2] Clausen PTLC, Aarestrup FM, Lund O. Rapid and precise alignment of raw reads against redundant databases with KMA. BMC Bioinformatics. 2018;19(1):307.

[3] Joensen KG, Tetzschner AM, Iguchi A, Aarestrup FM, Scheutz F. Rapid and Easy In Silico Serotyping of Escherichia coli Isolates by Use of Whole-Genome Sequencing Data. J Clin Microbiol. 2015;53(8):2410-2426.

[4]Bessonov K, Laing C, Robertson J, et al. ECTyper: in silico Escherichia coli serotype and species prediction from raw and assembled whole-genome sequence data. Microb Genom. 2021;7(12):000728.