[发明专利]一种病原微生物基因组快速分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种病原微生物基因组快速分析方法及数据分析平台；该方法在菌株数据库系统的基础上提供了基于细菌基因组序列的分型与溯源功能，用户只需作简单的参数设置并上传菌株的基因组序列，系统将在极短的时间内反馈该菌株的MLST分型结果、耐药与毒力基因分布、参考菌株名称并提供用户上传菌株与数据库中所有菌株间的系统发生树。该方法适用于建立一个整合遗传学、基因组学和系统发育学研究的病原微生物学数据分析平台。与现有的分型技术相比，分辨率更高，能更准确区同一克隆的菌株；结果反馈速度快，采用高效的参考菌株设定与基因组SNP序列映射技术，用户可快速获得数据分析结果，便于病原微生物克隆传播的实时跟踪与快速溯源。

技术领域

本发明涉及基因组分型与溯源领域，尤其涉及一种病原微生物基因组快速分析方法及系统。

背景技术

传染性流行病是公共卫生领域的一个重大安全问题，如何针对这些传染性疾病进行监测和防控是人类面临的一大难题。近年来，随着广谱抗菌药物的广泛使用，细菌耐药性问题已经成为全球公共卫生所关注的焦点，多重耐药菌、广泛耐药菌不断增加和流行，临床上已经出现对目前所有抗菌药物均耐药的“超级耐药细菌”感染，给人类健康带来了巨大威胁。世界卫生组织研究报告指出，如果“超级细菌”得不到有效遏制，全球每年可能造成1000万人死亡。我国是耐药细菌流行非常严重的国家之一，抗生素不合理使用导致的耐药问题已经成为关乎民生和卫生健康的重大问题。

传统的应对策略通常是对病原微生物进行体外药物敏感性试验、生化鉴定及多位点序列分型(MLST)、脉冲场凝胶电泳(PFGE)等各种分子生物学分型手段明确细菌流行的主要克隆型(Clonal type)。这些方法所产生的分型结果通常仅供局部范围参考，不便于查看、追溯数据，也无法建立长期有效地耐药菌株流行档案；并且分型数据相对孤立，通常难以在不同医院之间共享。虽然能在一定程度上指导临床治疗和疫情防控，但很难对疫情做出迅速反应，而且受限于其低水平分辨率通常难以准确的区分同一克隆型的细菌，故无法制定针对性强的治疗及防控措施。尤其在面对新发、突发传染病病原或难以用常规手段培养的病原微生物时，传统分子流行病学方法往往难以发挥效应，无法找到疾病传播的源头并阻止疫情的继续蔓延。病原微生物溯源则是解决疾病传播所不可或缺的手段，它是指借助某种技术手段追寻病原体的传播途径，找到疫情发生的源头。只有追溯到疫情的源头，才能从根本上阻断疾病传播的链条，从而在传染病的防治中占据主动地位。

近年来，随着高通量测序技术的快速发展，极大提高了病原微生物分型技术的分辨率，而测序所需时间与成本都得到显著降低，使得快速确认并追踪病原微生物的爆发流行成为可能。因此，流行病学与基因组学的有机结合将预示着未来“基因组流行病学”的发展趋势，并为其研究提供了强有力的武器。病原微生物基因组流行病学是在DNA序列的基础上进行流行病学分析，通过比对分析不同菌株基因组间的单核苷酸多态性(SNP)，可以确定不同时间或地点分离菌株之间的流行病学相关性，并可推演其在过去一段时间内的进化过程。该方法使得分型的分辨率有了极大幅度的提高，能帮助快速确认并追踪病原体，也能检测出实验室难以培养的或新出现病原体，解决传统分子流行病学手段难以阐明的科学问题。