[發明專利]病原微生物耐藥基因歸屬模型及其建立方法和應用

有效

• 申請號: 202110055195.X
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112863601B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 許騰;何福生;張俊杰;曾偉奇;張澤武;茍雪靜;李永軍;王小銳;蘇杭
• 申請（專利權）人: 廣州微遠基因科技有限公司;廣州微遠醫療器械有限公司;廣州微遠醫學檢驗實驗室有限公司;深圳微遠醫療科技有限公司;微遠（深圳）醫學研究中心有限公司
• 主分類號: G16B30/10
• 分類號: G16B30/10;G16B5/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 李海恬

本發明涉及一種病原微生物耐藥基因歸屬模型及其建立方法和應用，屬于基因檢測技術領域。該方法包括以下步驟：建立病原微生物基因數據庫和耐藥基因數據庫；獲取臨床樣本的病原微生物宏基因組測序數據，得到每個臨床樣本中病原微生物和所對應的耐藥基因序列數據；對上述病原微生物的序列數據和耐藥基因序列數據進行聚類分析，獲得單個耐藥基因與至少一個疑似來源病原微生物的正態分布模型，選取其中病原微生物豐度高且耐藥基因序列數與病原微生物序列數強相關的模型，即得。采用該方法得到的病原微生物耐藥基因歸屬模型，能夠判斷每種耐藥基因究竟來源于哪種細菌，彌補了現有技術的缺陷，且具有適用范圍廣、準確性高的優點。

技術領域

本發明涉及基因檢測技術領域，特別是涉及一種病原微生物耐藥基因歸屬模型及其建立方法和應用。

背景技術

進入20世紀以來，抗生素的發現和應用控制了大部分由細菌引起的感染，明顯降低了與感染相關疾病的死亡率。但細菌耐藥性的出現和廣泛傳播為臨床抗感染治療帶來極大的挑戰。

隨著抗菌藥物在臨床上的廣泛應用，細菌常會出現耐藥性，造成臨床治療的困難。細菌耐藥性可分為：①天然或固有的耐藥性，其原因可能由于細菌缺少對藥物敏感的靶位，或細菌具有天然屏障致藥物無法進入細菌體內有關。②獲得耐藥性，由于細菌DNA改變而獲得耐藥性，使原來敏感的細菌變為耐藥。其中獲得性耐藥主要由于耐藥基因在可移動原件協助下不同物種間或種內的水平轉移，造成細菌耐藥，是導致細菌耐藥的主要原因。

目前臨床細菌耐藥檢測常采用表型檢測法，包括稀釋法、擴散法(紙片法)等。其中，稀釋法是用含一定量被測菌株的一定培養基將抗菌藥物作系列稀釋，定量測定抗菌藥物抑制或殺滅待測細菌的最小抑菌濃度(minimal inhibitory concentration，MIC)或最低殺菌濃度(minimal bactericidal concentration，MBC)。此方法既有定性，又有定量，可比較準確獲得耐藥信息，但操作繁瑣，時間較長。而擴散法(紙片法)是將含有一定量抗菌藥物的紙片貼在涂有被測菌株的MH瓊脂平板上，置37℃孵育24h，觀察有無抑菌圈及其大小。紙片法雖不能定量但簡約，是臨床常用的方法。目前，臨床上也有應用全自動微生物鑒定及藥敏分析系統以分析耐藥檢測，但仍需要經歷培養、分離提純、鑒定三個步驟，至少需要72h提供藥敏結果；而且，藥敏結果與病原鑒定結果不同步，不能最大化提高臨床精準用藥。

即上述傳統臨床藥敏檢測方法需要時間長，方法操作繁瑣、報告結果慢、通量低，往往仍需要先鑒定出菌種，才能進行藥敏等后續試驗，而難以適應臨床治療需求。

此外，目前市場上也出現了基于固相芯片和基于聚合酶鏈反應和微流控載體的耐藥基因檢測試劑盒，分別是采用耐藥基因的引物對擴增和特異性探針進行目標序列檢測，與基于微流控芯片技術，結合核酸等溫擴增技術提供一種耐藥基因微流控芯片快速檢測試劑盒。

然而，由于臨床樣本采集過程不可避免會有皮膚定植菌，例如表皮葡萄球菌，以及核酸提取過程中試劑背景菌存在，這些生態菌或背景菌都可能引入耐藥基因；而固相芯片或聚合酶鏈反應檢測病原和耐藥基因都屬于定性檢測，難以建立細菌和耐藥基因對應關系，存在假陽性風險，同時，不同耐藥基因有同源性，引物設計不合理也容易引入假陽性。

病原宏基因組學(mNGS)是一種不依賴于培養，直接從臨床標本提取核酸并檢測病原體的高通量測序技術。與傳統臨床的實驗室檢測方法相比，病原mNGS是基于核酸水平對序列進行檢測，可以突破不同病原體類型的局限性，無偏向性的全面覆蓋數千種病原體，同時鑒定細菌、真菌、病毒和寄生蟲等多種類型病原微生物，病原mNGS已逐漸成為臨床微生物鑒定領域的重要工具。

但目前常規的病原宏基因組學檢測分析，雖能無偏差同時檢測病原微生物基因組信息和耐藥基因信息，但同樣無法建立病原微生物和耐藥基因的對應關系，難以為臨床提供準確且有意義的耐藥基因信息。

發明內容