日本藤田医科大学感染症研究中心的泽井宏太郎助教、港雄介副教授、土井洋平教授等人的研究团队，与广岛大学IDEC国际协作机构的丸山史人教授、神户市健康科学研究所的岩本朋忠所长等人合作，成功全面鉴定出在日本临床中引发难题的非结核分枝杆菌（NTM）生存所必需的基因。同时，通过与其他谱系的比较分析，首次证明了该基因的必要性会因菌株不同而发生变化。该成果有望为新型抗菌药物的开发做出贡献。相关研究结果已发表在《Microbial Genomics》的6月26日刊上。
图1 MAH（Mycobacterium avium subsp. hominissuis，MAH）种群结构。基于SNP距离对185株分离株进行完全连锁聚类分析。内环表示分离株来源：黑色表示人源，洋红色表示动物源，青绿色表示环境源，灰色表示来源未知。中环表示分离株的地理来源：绿色表示日本，深蓝色表示美国，黄色表示欧洲。外环表示由fastBAPS确定的谱系分类：绿色表示SC2，浅蓝色表示SC3，棕色表示SC4，紫色表示SC5，红色表示EA1，深蓝色表示EA2。本研究测序的3 株分离株（OCU682、OCU683和OCU803）在图中以粗体标示。（供图：藤田医科大学）
非结核分枝杆菌所致肺部疾病（NTM-PD）近年来在全球范围内不断增加，有报告称，日本的患病比例尤为突出。作为主要致病菌——MAH广泛存在于土壤和水环境等中，并分为多个遗传谱系。其中，在日本和韩国高发的菌株被称为“东亚谱系（East Asia lineage）”。
另一方面，新药研发长期以欧美菌株为核心，针对日本本土致病菌株的基础研究并不充分。尤其是可作为抗菌药物靶点的必需基因，不同谱系菌株间的共有程度此前尚不明确。
为此，研究团队本次以从日本患者浴室环境中分离的MAH菌株为对象，采用转座子插入测序（Tn-Seq）法进行了基因必需性分析。开展该分析需要构建能向基因随机导入突变的“转座子突变菌株文库”，但MAH的构建效率极低，此前全球范围内仅完成2株菌株的相关解析。Tn-Seq法可通过向基因导入随机突变，鉴定出生存所必需的基因。
研究人员通过针对多株菌株优化实验条件、改良实验方案，最终成功构建了3株MAH菌株的高密度突变文库，并成功全面鉴定出了必需基因。
此外，通过将本次所得的同一谱系数据与已有的其他谱系数据开展对比分析，研究人员成功筛选出了所有谱系菌株均含有的124个核心必需基因。
同时，本次分析还证实，有200余个基因的生存必需性会因菌株而异。
上述结果表明，基因的必需性并非固定不变，而是存在随菌株或谱系而变化的“必需性的可塑性”。研究同时证实，谱系之间共有的必需基因数量低于预期，菌株间的差异较大。
港雄介副教授表示：“本研究针对日本国内流行的非结核分枝杆菌（NTM）进行了调查。正如我们最初的预期，现已证实日本流行的NTM菌株，其生物学特性与欧美报道的菌株存在差异。此外我们还发现，即便是日本的菌株，彼此间的差异也远超预期。NTM菌与结核菌一样增殖速度缓慢，研究需要较长时间。尽管如此，今后我们仍希望与合作研究者一起扩大检测菌株的数量，特别是为了获得有助于开发新型治疗药物的科学见解，继续推进研究。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Microbial Genomics
论文：Integrated analysis of transposon insertion sequencing and
pangenome reveals core and lineage-specific essential genes
in Mycobacterium avium subsp. hominissuis
DOI：10.1099/mgen.0.001753
