《Pathogens and Global Health》：Genomic characterization of Legionella pneumophila serogroup 1 ST901 isolates responsible for recurrent travel-associated Legionnaires’ disease cases and clusters
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本文通过对意大利北部温泉小镇莫尔维诺地区33年间反复暴发的旅行相关性军团病（TALD）进行基因组学研究，首次系统揭示了嗜肺军团菌（Legionella pneumophila）序列型ST901的基因组特征。研究采用全基因组测序（WGS）、核心基因组多位点序列分型（cgMLST）、单核苷酸多态性（SNP）和泛基因组分析，发现ST901菌株形成独立进化枝，携带多个辅助基因组岛（AGI）和双重CRISPR-Cas系统（I-C/I-F型），且存在与ST47株的重组事件。这些特征可能共同促成了其在酒店供水系统中的长期定植和致病性，为军团菌持续传播机制提供了新的分子流行病学证据。
摘要
1987至2021年间，意大利北部莫尔维诺（Molveno）地区的22家酒店共报告61例旅行相关性军团病（TALD）病例。病原体鉴定显示，患者和酒店供水系统分离的嗜肺军团菌（Legionella pneumophila）血清群1（Lp1）均属于序列型（ST）901——一种在意大利乃至全球罕见报道的旅行相关感染基因型。研究通过全基因组测序（WGS）分析41株分离株（含3株临床株），基于核心基因组多位点序列分型（cgMLST）、单核苷酸多态性（SNP）和泛基因组分析构建系统发育树，发现Lp ST901形成独立进化枝，其基因组携带多种辅助基因组岛（AGI），部分与已知流行株（如Alcoy、Corby、Paris和Philadelphia）同源，另含有转座酶/重组酶、转录调控因子和CRISPR-cas系统的岛屿为ST901特有。研究还提示ST901可能与ST47（Lorraine株）发生重组，而CRISPR-Cas系统可能增强其环境适应性。
材料与方法
41株Lp ST901分离株（38株环境株、3株临床株）来自莫尔维诺地区16家酒店，时间跨度为1987至2019年。全基因组测序使用Illumina NextSeq-500平台，经SPAdes组装和Prokka注释。cgMLST分析采用1521个核心基因方案，SNP分析以1987年分离株1026为参考基因组，泛基因组分析通过Roary和Panaroo完成。同时比对18个公共数据库中的参考基因组（如ST23、ST47等），通过MAUVE和RDP4软件检测重组事件。
结果
- 1.
分子分型与质粒特征：所有分离株为单克隆抗体亚型Philadelphia，携带59.9 kb质粒（与Lp Lens菌株pLPL同源性98%），其中1862A株额外携带48.3 kb质粒（与L. anisa质粒p3A2 100%同源）。
- 2.
基因组进化分析：cgMLST显示41株菌高度同源（差异≤8个位点），SNP分析仅发现62个核心SNP，临床株与环境株差异≤2个SNP，证实传播链高度保守。系统发育分析表明ST901与ST23亲缘最近，但与ST47存在约200 kb重组区（含Dot/Icm分泌系统基因）。
- 3.
泛基因组与AGI特征：ST901核心基因组含3134个基因，鉴定出12个新型AGI（如AGI_7含抗生素耐药相关基因，AGI_12含I-C型CRISPR-cas系统）。与参考株比较发现63个ST901特有基因，其中71%为功能未知假设蛋白。
- 4.
CRISPR-Cas系统：染色体编码I-C型（与Toronto-2005株同源）和质粒编码I-F型CRISPR系统共存，可能通过间隔序列获取增强环境抗逆性。
讨论
ST901在莫尔维诺地区持续33年定植的可能机制包括：
- •
双重CRISPR-Cas系统提供针对外源基因的免疫保护；
- •
AGI携带的转运分泌系统（如Dot/Icm）和耐药基因（如GNAT家族效应蛋白）增强宿主细胞内寄生能力；
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与ST47的重组事件可能加速毒力进化；
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酒店供水系统的温度分层、停用期等特性为菌株提供生态位。
研究局限性在于未覆盖当地民居水源样本，但流行病学数据支持酒店系统为主要感染源。
结论
Lp ST901通过基因组可塑性（重组、AGI获取）和适应性（CRISPR系统）在局部环境中长期存活，具备引起跨区域暴发的潜在风险。后续需针对水源化学-微生物互作开展多组学研究，揭示其定植驱动因子。
