基于组学与微流控芯片技术的肺炎克雷伯菌ESBL耐药表型发生与转换机制的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81470207
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0102.呼吸系统感染、炎症与免疫
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The extended spectrum β-lactamase (ESBL)-producing Klebsiella pneumoniae (KP) is a major cause for treatment failure of infectious disease. However, the molecular mechanism of its phenotypic occurrence and transformation of ESBL gene in KP have not been completely understood so far. It was found that a certain amount of KP strains harboring ESBL gene were still sensitive to board-spectrum β-lactam antibiotics without resistant phenotype in our pilot study. In addition, some KP strains developed apparent heterogeneity after application of antimicrobial reagents in different concentration. The existence of "silence", variation and transformation of ESBL in their phenotypes in different environment is potentially modulated by a certain of pivotal regulating elements. In the current proposing project, we anticipate to deeply investigate the mechanism of the ESBL phenotypic "silence" in the ESBL genotype﹙+﹚/phenotype﹙-﹚KP strains, to surveil the pivotal regulating elements associated with ESBL gene expression, to decode and verify the molecular mechanism of phenotypic occurrence and transformation of ESBL gene with the application of microfluid chip and multi-omics (such as pangenomics, transcriptomics and proteinomics) analysis. This promising project may put forward an innovative theory for controlling the emerging and dissemination of KP antibiotic resistance.
肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae, KP)产超广谱β内酰胺酶(Extended-spectrum β-lactamase, ESBL)是引起临床感染治疗失败的重要原因,但其ESBL耐药表型发生与转换的分子机制仍不明确。我们前期研究发现部分携带ESBL耐药基因的KP菌株仍对抗生素敏感,同时KP耐药表型在不同抗菌药物浓度梯度下存在明显异质性。这种ESBL基因在不同环境下表型"沉默"与差异表达,可能是其表型在某种关键元件的调控下相互转换的结果。本项目拟对携带ESBL耐药基因而表型阴性KP菌株,在基因组学、转录组学和蛋白组学分析的基础上,结合微流控芯片技术,研究ESBL基因﹙+﹚/表型﹙-﹚KP菌株表型"沉默"机制,筛选调控ESBL基因表达的关键元件,揭示和解析KP菌株ESBL耐药表型发生和转化的关键环节和分子机制,并对之加以验证,为控制KP耐药性的发生及传播提供新思路。

结项摘要

肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae, KP)产超广谱β内酰胺酶(Extended-spectrum β-lactamase, ESBL)是引起临床感染治疗失败的重要原因,但其ESBL耐药表型发生与转换的分子机制仍不明确。我们通过对本项目组收集的ESBL表型阴性的细菌进行耐药基因PCR扩增及表型确证实验,在国内首次发现了ESBL基因阳性表型阴性的菌株。进一步通过构建不同启动子及其相关序列与blaSHV基因的重组质粒,明确启动子及其相关位点突变是ESBL型基因blaSHV-5,-12耐药表型转换的原因。此外,本研究在开展过程中还有如下发现:(1)发现了新的Kluyvera菌属新物种:胆道克吕沃菌。并且进一步发现细菌共生现象可能是细菌对抗抗生素的一种应对机制。(2)在一株多重耐药肺炎克雷伯杆菌中发现了一个同时携带多种耐药基因和多种重金属耐药基因的IncHI2型质粒,并且完成了质粒全基因组测序。(3)发现了一株变栖克雷伯菌X39,证实菌株X39是一株既可以感染动物和人,也可以侵染植物并在植物中定植的细菌。(4)通过对13株不同耐药级别的肺炎克雷菌进行全基因组测序,从基因组水平阐明了细菌耐药传播的机制。以上研究结果可以为控制肺炎克雷伯菌耐药性的发生及传播提供新思路,为利用CRISPR-Cas9基因编辑系统编辑耐药性肺炎克雷伯菌ESBL耐药基因,实现多重耐药肺炎克雷伯菌向敏感肺炎克雷伯菌转化提供依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Complete Genomic Analysis of a Kingdom-Crossing Klebsiella variicola Isolate.
跨界的水痘克雷伯氏菌分离株的完整基因组分析
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2018.02428
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Guo Y;Zhai Y;Zhang Z;Li D;Wang Z;Li J;He Z;Hu S;Kang Y;Gao Z
  • 通讯作者:
    Gao Z
Characterization of Unexpressed Extended-Spectrum Beta-Lactamase Genes in Antibiotic-Sensitive Klebsiella pneumoniae Isolates
抗生素敏感肺炎克雷伯菌分离株中未表达的广谱 β-内酰胺酶基因的表征
  • DOI:
    10.1089/mdr.2017.0018
  • 发表时间:
    2017-11-01
  • 期刊:
    MICROBIAL DRUG RESISTANCE
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhang, Zhao;Zhai, Yao;Gao, Zhancheng
  • 通讯作者:
    Gao, Zhancheng
Complete nucleotide sequence of pH11, an IncHI2 plasmid conferring multi-antibiotic resistance and multi-heavy metal resistance genes in a clinical Klebsiella pneumoniae isolate
pH11 的完整核苷酸序列,这是一种 IncHI2 质粒,在临床肺炎克雷伯菌分离株中赋予多种抗生素耐药性和多种重金属耐药性基因
  • DOI:
    10.1016/j.plasmid.2016.04.001
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Plasmid
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Yao Zhai;Zilong He;Yu Kang;Haiying Yu;Jianfeng Wang;Pengcheng Du;Zhao Zhang;Songnian Hu;Zhancheng Gao
  • 通讯作者:
    Zhancheng Gao
Relative Strengths and Regulation of Different Promoter-Associated Sequences for Various blaSHV Genes and Their Relationships to β-Lactam Resistance
各种 blaSHV 基因的不同启动子相关序列的相对强度和调节及其与 β-内酰胺耐药性的关系
  • DOI:
    10.1159/000458708
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    J Mol Microbiol Biotechnol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yao Zhai;Zhao Zhang;Zhanwei Wang;Yusheng Chen;Qi Wang;Yuan Lv;Jingping Yang;Tong Zhao;Yatao Guo;Zhancheng Gao
  • 通讯作者:
    Zhancheng Gao

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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