QNome测序平台助力！食源性耐药菌关键研究成果发表

食源性沙门氏菌是引发人类胃肠道疾病的重要致病菌，而多重耐药（MDR）乃至泛耐药（XDR）沙门氏菌的出现，大幅增加了临床治疗难度，也给食品安全与公共卫生防控带来严峻挑战。其中，印第安纳沙门氏菌ST17型作为新兴的耐药克隆群，其携带的bla_NDM-9基因的传播机制、遗传背景及进化特征，一直是领域内的研究重点与难点。

传统短读长测序技术在解析复杂质粒结构、完整耐药基因岛、可移动遗传元件等方面存在天然局限性，难以全面、精准呈现耐药基因的上下游遗传环境与传播载体特征。而纳米孔测序技术凭借长读长、无PCR扩增偏好性、实时测序的核心优势，成为破解这一难题的关键工具。

齐碳科技作为国内首家实现纳米孔测序仪商业化的企业，其QNome-3841hex平台搭载自主研发的QCell-384测序芯片，兼具体积小巧、操作便捷、数据质量稳定、长读长产出能力强的特点，可实现Mb级长读长测序，有效降低基因组拼接误差，精准解析耐药基因的侧翼遗传元件、质粒杂合结构及可移动遗传元件的分布特征，为耐药菌的基因组流行病学研究提供了可靠的技术支撑。

本研究聚焦食源性bla_NDM-9基因的传播机制这一关键科学问题，依托齐碳QNome纳米孔测序平台的技术优势，全面解析泛耐药沙门氏菌的基因组特征，为追踪耐药菌传播路径、制定精准防控策略奠定了重要基础。

本次研究对2022年中国内地31个省份不同食品来源分离的2877株食源性沙门氏菌开展bla_NDM基因筛查，并通过齐碳QNome-3841hex结合Illumina Novaseq PE150平台，对阳性菌株完成全基因组测序与分析，取得多项重要发现：

1.筛选出泛耐药印第安纳沙门氏菌ST17型，耐药特征显著

研究从2877株食源性沙门氏菌中筛选出一株阳性菌株22S130，该菌株分离自河北省零售鸡大腿样本，经鉴定为印第安纳沙门氏菌ST17型。 抗菌药物敏感性检测显示，该菌株对11类共18种抗菌药物表现出严重多重耐药性，仅对替加环素敏感、对黏菌素呈中介耐药，对临床治疗多重耐药肠杆菌科细菌重度感染的终极药物——碳青霉烯类（亚胺培南）及其他16种受试药物均表现为耐药，根据国际专家共识分类标准，该菌株被明确判定为泛耐药（XDR）菌株。

基因组分析发现，该菌株携带多种耐药决定因子，多数耐药基因位于质粒p22S130上，为其强耐药性提供了分子基础。

表1.从NCBI基因库获取的携带bla_NDM基因的沙门氏菌分离株血清型分布（注：印第安纳沙门氏菌ST17型占比20.93%，为主要流行型别）

表2 印第安纳沙门氏菌22S130对多种抗菌药物的敏感性及耐药基因分布（注：清晰展示菌株对多类药物的MIC值及对应的染色体/质粒耐药基因）

图1 细菌质粒中bla_NDM-9基因的遗传环境（注：由Easyfig v2.2.2绘制，红色箭头为bla_NDM-9基因，深蓝色箭头为可移动遗传元件，梯度阴影为质粒间同源性区域，直观展示保守复合转座子结构）

4. 解析耐药基因侧翼元件进化特征，发现适应性进化规律

通过齐碳平台的完整长读长序列数据，研究团队还解析了bla_NDM-9基因的侧翼遗传元件分布特征：多数序列的复合转座子两侧存在汞耐药操纵子（上游）与多重耐药转座子（下游），提示汞暴露可能与耐药基因发生共选择；而包括22S130在内的部分序列缺失上游汞操纵子区域，被IS103、IS150等多种插入序列替代，反映了菌株在不同生态位下的适应性进化——抗生素压力已成为驱动耐药基因结构分化的核心因素。

此外，研究发现bla_NDM-9基因片段存在大量可移动遗传元件（转座子、整合子、插入序列等），这些元件介导的同源重组，是推动bla_NDM-9基因传播与进化的关键动力。

补充图S1 质粒p22S130的图谱（注：由BRIG工具绘制，多环展示质粒骨架、GC偏斜值、GC含量及与其他同源质粒的保守性对比，清晰呈现质粒结构特征与变异）

本研究依托齐碳科技QNome-3841hex纳米孔测序平台的长读长测序优势，完成对食源性bla_NDM-9泛耐药印第安纳沙门氏菌ST17型的全基因组精准解析，明确了多项核心结论，为食源性耐药菌防控提供了重要的理论与技术支撑：

1. 印第安纳沙门氏菌ST17型是bla_NDM基因的主要流行克隆与核心储存库：在86株携带bla_NDM基因的沙门氏菌中，印第安纳血清型ST17型占比20.93%为首位，该谱系凭借bla_NDM-9基因侧翼丰富的可移动遗传元件、易形成杂合质粒的遗传特征，具备跨物种传播的巨大潜力，是食品安全与公共卫生防控的重点关注对象。

2. 新型复合转座子与杂合质粒是bla_NDM-9基因传播的核心分子载体：首次发现的IS26侧翼高度保守复合转座子结构，结合杂合质粒的宽宿主范围、高稳定性特征，共同介导了bla_NDM-9基因在肠杆菌科细菌中的快速传播，为碳青霉烯类耐药性的全球扩散提供了关键分子基础。

3. 国产纳米孔测序技术为公共卫生领域的核心研究提供工具：齐碳QNome平台提供的高质量长读长数据，成功破解了传统测序技术的局限性，实现了对耐药基因完整遗传环境、复杂质粒杂合结构、可移动遗传元件的精准解析，为食源性耐药菌的溯源追踪、传播机制研究、防控策略制定提供了可靠的技术路径，充分验证了国产纳米孔测序技术在公共卫生、食品安全领域的核心应用价值与技术实力。

4. 食源性耐药菌防控需依托“同一健康”框架开展全面监测：bla_NDM基因在食物链各环节广泛存在，抗菌药物耐药基因已成为影响公共卫生和环境安全的新型污染物，亟需依托“同一健康”框架，整合人、动物、环境监测数据，开展抗菌药物耐药性的全面监测与精准防控。

参考文献：

[1] Hu Y, Huang P, Tian M, et al. Genomic Epidemiology of Foodborne blaNDM-9 Gene-Carrying Extensively Drug-Resistant (XDR) Salmonella enterica Serovar Indiana ST17[J]. Biomedical and Environmental Sciences, 2025, 38(12): 1558-1563.