简述菌株结核分枝杆菌北京家族菌株起源、进化及其与现代人类迁移联系
最后更新时间：2024-03-04
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论文导读：
摘要：我国是全球22个结核高负担国家之一,结核病人数位居世界第二。我国的结核疫情主要由结核分枝杆菌北京家族菌株(简称北京菌株)所致。该菌株在东亚各国高度流行,并在全球广泛传播。在表型上,北京菌株通常被认为具有更强的致病性和耐药性,但不同实验或地区的结果并不一致；在基因型上,北京菌株被认为是一个遗传相似度极高的群体,但近期大量分型或测序数据提示该群体内部有着一定的遗传差别性。目前为止,北京菌株的遗传结构仍缺乏系统的探讨；北京菌株的起源不足也有着争议。了解北京菌株的起源、进化和传播历史对进一步认识其在全球的广泛分布及其致病性和耐药性有重要作用。通过对以全球范围内收集的58株北京菌株的22个3R基因进行测序浅析,我们首先建立了北京菌株高分辨率的系统发生树；根据该系统树,北京菌株可被进一步分为多个相互间具有一定遗传距离的亚型。随后通过对305株北京菌株进行单核苷酸多态性(SNP)分型,我们进一步探讨了全球北京菌株的群体结构。分型结果提示,全球范围流行的北京菌株主要由一个近期进化出的Bmyc10亚型所致。为了进一步探讨北京菌株的起源、进化及其与人类迁移的联系,我们对全国范围内11个省市收集的北京菌株进行了SNP分型。同时我们以上海市收集的北京菌株中挑选了各亚型的代表菌株(共计39株)进行全基因组测序。联合已发表的22个结核全基因组测序数据,我们构建了全基因组系统发生树；同时,通过贝叶斯进化浅析我们推算了北京及其亚型菌株的起源年代。根据该系统发生树,我们发现前期在东南亚地区分离的“前北京”菌株代表了北京菌株祖先最早分化的一个分枝；而对全国范围内的菌株分型结果表明“前北京”菌株非常稀少且仅有着于我国南方地区(广西、福建、浙江和四川)。时间推算结果显示北京菌株的起源年代为距今2-3万年左右,该时间和东亚人口在东南亚起源的年代完全相符。综上我们推断北京菌株很可能起源于东南亚和我国南方交界的地区。北京家族各亚型菌株在11个省市的分布表明,早期分化的“古老”型菌株在全国广泛有着,且在西藏和日韩等地为主要流行菌株。联合东亚早期人口迁移路线,我们推测北京菌株在东南亚一带起源后,随着人群以南向北的迁移传播到我国大部分地区并到达日韩等地。“现代”型菌株是我国除西藏外其他地区的主要流行菌株,其在汉族人群中的比例显著高于在少数名族人群中的比例。而汉族人群中,北方人群中的比例显著高于南方。由此我们推测“现代”型菌株可能起源于北方汉族的祖先人群中。全基因组系统发生树显示“现代”型菌株在距今约6000年前发牛了次大规模的扩张,这与“新石器”时期农业产生后仰韶社会人群(北方汉族祖先)扩张的年代完全相符,以而进一步证明了“现代”菌株很可能起源于我国北方。北方汉族人群在近2000多年的时间在东亚发生了大规模扩张和迁移,我们推测“现代”型菌株在我国及东亚各地区广泛的分布很可能与汉族人群的迁移相关。在汉族人口较少的西藏和日韩等地,“现代”型菌株比例甚至低于“古老”型,以而进一步证明了这一假设。“现代”型北京菌株在早期北方人群中的扩张及后来在东亚及世界各地广泛流行都提示该亚型菌株很可能具有较强的致病性。我们相信通过更深入的比较基因组学探讨很可能找出该亚型菌株菌株成为优势菌株的遗传学机制。另外,“现代”菌株在我国的高度流行提示结防部门需加大病例发现和早期诊断的力度,以而降低该菌株在人群中的传播和进一步扩张。“现代”型北京菌株在我国庞大群体数量及菌株间高度的遗传相似性使得探讨该菌株的近期传播比较困难。目前欧美推行的15和24位点可变串联重复序列(VNTR)分型策略在运用于我国流行的北京菌株群体时往往有着簇病例间无流行病学联系的情况。通过对上海市崇明地区以人群为基础收集的191株北京菌株进行15位点VNTR和8位点SNP分型,我们发现5个15位点定义的簇菌株包含了两个或多个北京亚型的菌株。通过联合VNTR和SNP构建系统树,我们证明以上现象一方面是由于15位点VNTR对“现代”型菌株分辨力偏低所致；另一方面,“现代”型菌株间通过趋同或平行进化形成的VNTR基因型非同源相似性也会导致错误的定义簇菌株。所以,我们推荐联合SNP和VNTR分型在“现代”型北京菌株高度流行的地区进行分子流行病学探讨。但目前为止,仍缺乏统一的VNTR分型案例用于我国结核分子流行病学探讨。标准的15和24位点VNTR因其论文导读：人员哦。摘要5-8Abstract8-12绪言12-13第一章北京家族菌株的系统发生联系及全球北京菌株的群体结构13-21前言13-15材料和策略15-16实验结果16-20讨论20-21第二章结核分枝杆菌北京家族菌株的起源、进化及其与现代人类迁移和扩张的联系21-40前言21-25材料和策略25-28实验结果
位点数较多且很多位点分辨力较低而不太适用于我国结核分型。通过对筛选的24个位点在全国范围6个地区以人群为基础收集的1375株菌株中进行分辨力及各种VNTR组合的HGI值进行探讨,我们挑选了广泛适用的10个VNTR位点(MIRU10,26,31,40; QUB11b,18,26; Mtub04,21及ETR-A)作为探讨我国结核分子流行病学的一线分型案例。这10个位点联合3个高变位点及QUB11a作为二线分型案例,可准确的定义不同地区菌株的近期传播。全基因组比对的结果表明,北京各亚型菌株间有着一定的遗传学差别。我们推测这些差别会导致不同亚型菌株间对抗生素适应性的异同。通过对上海市疾控中心2004-2008年收集的242个耐多药菌株进行SNP分型及一线药物耐药突变浅析,我们发现高度流行的“现代”型北京菌株在rpoB531位点的突变频率较其在其它亚型菌株高(OR=1.8,P=0.04)；而在几个低度流行的“古老”亚型菌株中,利福平耐药突变主要分布在rpoB531和rpoB526位点以外(OR=3.16,P0.01)。rpoB531和ropB526位点的突变由于对细菌适应力的损伤较低,被认为是导致利福平耐药的优势突变。“现代”型菌株可能具有更强的致病性使其在病人体内具有更高的菌载量,以而更易筛选出携带优势突变的耐药菌株。根据这242个耐多药菌株的突变特点,我们筛选出了11个位点用于预测一线药物耐药表型。该11位点可预测93.8%利福平耐药,89.3%异烟肼耐药及86.8%耐多药表型。基于这些突变位点,我们进一步研发了一种基于实时荧光PCR探针溶解曲线浅析的新技术用于耐药结核的快速诊断。由于该策略只用了一种荧光标记的探针,所以成本较低且可广泛适用于各种荧光PCR检测平台。综上,本论文通过探讨结核北京菌株的起源和进化进一步揭示了结核的传播与现代人类迁移、扩张之间密切的联系。我们的结论为进一步探讨结核菌致病机制提供了重要线索。同时我们为我国结核分子流行病学探讨提供了可靠的、广泛适用的分型案例；为耐药结核的快速诊断提供了可靠的分子生物学策略。关键词：北京家族菌株论文系统发生论文起源进化论文VNTR分型论文耐药论文快速诊断论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-8
Abstract8-12
绪言12-13
第一章 北京家族菌株的系统发生联系及全球北京菌株的群体结构13-21
前言13-15
材料和策略15-16
实验结果16-20
讨论20-21
第二章 结核分枝杆菌北京家族菌株的起源、进化及其与现代人类迁移和扩张的联系21-40
前言21-25
材料和策略25-28
实验结果28-38
讨论38-40
第三章 联合单核苷酸多态性(SNP)及可变串联重复序列(VNTR)分型探讨结核分枝杆菌北京菌株同质群体的分子流行病学40-51
前言40-42
材料和策略42-44
实验结果44-49
讨论49-51
第四章 建立适合我国结核分枝杆菌分子流行病学探讨的可变串联重复序列(VNTR)分型策略51-74
前言51-53
材料和策略53-55
实验结果55-72
讨论72-74
第五章 上海地区耐多药结核分枝杆菌的突变特点及各型别菌株间耐药突变的差别74-90
前言74-76
材料和策略76-78
实验结果78-87
讨论87-90
第六章 运用多重实时荧光PCR探针溶解曲线浅析策略快速检测结核分枝杆菌耐药突变90-100
前言90-91
材料和策略91-94
实验结果94-98
讨论98-100
参考文献100-112
附表1112-116
论文发表情况116-117
获奖情况117-118
已发表论文118-141
致谢141-143
摘要：我国是全球22个结核高负担国家之一,结核病人数位居世界第二。我国的结核疫情主要由结核分枝杆菌北京家族菌株(简称北京菌株)所致。该菌株在东亚各国高度流行,并在全球广泛传播。在表型上,北京菌株通常被认为具有更强的致病性和耐药性,但不同实验或地区的结果并不一致；在基因型上,北京菌株被认为是一个遗传相似度极高的群体,但近期大量分型或测序数据提示该群体内部有着一定的遗传差别性。目前为止,北京菌株的遗传结构仍缺乏系统的探讨；北京菌株的起源不足也有着争议。了解北京菌株的起源、进化和传播历史对进一步认识其在全球的广泛分布及其致病性和耐药性有重要作用。通过对以全球范围内收集的58株北京菌株的22个3R基因进行测序浅析,我们首先建立了北京菌株高分辨率的系统发生树；根据该系统树,北京菌株可被进一步分为多个相互间具有一定遗传距离的亚型。随后通过对305株北京菌株进行单核苷酸多态性(SNP)分型,我们进一步探讨了全球北京菌株的群体结构。分型结果提示,全球范围流行的北京菌株主要由一个近期进化出的Bmyc10亚型所致。为了进一步探讨北京菌株的起源、进化及其与人类迁移的联系,我们对全国范围内11个省市收集的北京菌株进行了SNP分型。同时我们以上海市收集的北京菌株中挑选了各亚型的代表菌株(共计39株)进行全基因组测序。联合已发表的22个结核全基因组测序数据,我们构建了全基因组系统发生树；同时,通过贝叶斯进化浅析我们推算了北京及其亚型菌株的起源年代。根据该系统发生树,我们发现前期在东南亚地区分离的“前北京”菌株代表了北京菌株祖先最早分化的一个分枝；而对全国范围内的菌株分型结果表明“前北京”菌株非常稀少且仅有着于我国南方地区(广西、福建、浙江和四川)。时间推算结果显示北京菌株的起源年代为距今2-3万年左右,该时间和东亚人口在东南亚起源的年代完全相符。综上我们推断北京菌株很可能起源于东南亚和我国南方交界的地区。北京家族各亚型菌株在11个省市的分布表明,早期分化的“古老”型菌株在全国广泛有着,且在西藏和日韩等地为主要流行菌株。联合东亚早期人口迁移路线,我们推测北京菌株在东南亚一带起源后,随着人群以南向北的迁移传播到我国大部分地区并到达日韩等地。“现代”型菌株是我国除西藏外其他地区的主要流行菌株,其在汉族人群中的比例显著高于在少数名族人群中的比例。而汉族人群中,北方人群中的比例显著高于南方。由此我们推测“现代”型菌株可能起源于北方汉族的祖先人群中。全基因组系统发生树显示“现代”型菌株在距今约6000年前发牛了次大规模的扩张,这与“新石器”时期农业产生后仰韶社会人群(北方汉族祖先)扩张的年代完全相符,以而进一步证明了“现代”菌株很可能起源于我国北方。北方汉族人群在近2000多年的时间在东亚发生了大规模扩张和迁移,我们推测“现代”型菌株在我国及东亚各地区广泛的分布很可能与汉族人群的迁移相关。在汉族人口较少的西藏和日韩等地,“现代”型菌株比例甚至低于“古老”型,以而进一步证明了这一假设。“现代”型北京菌株在早期北方人群中的扩张及后来在东亚及世界各地广泛流行都提示该亚型菌株很可能具有较强的致病性。我们相信通过更深入的比较基因组学探讨很可能找出该亚型菌株菌株成为优势菌株的遗传学机制。另外,“现代”菌株在我国的高度流行提示结防部门需加大病例发现和早期诊断的力度,以而降低该菌株在人群中的传播和进一步扩张。“现代”型北京菌株在我国庞大群体数量及菌株间高度的遗传相似性使得探讨该菌株的近期传播比较困难。目前欧美推行的15和24位点可变串联重复序列(VNTR)分型策略在运用于我国流行的北京菌株群体时往往有着簇病例间无流行病学联系的情况。通过对上海市崇明地区以人群为基础收集的191株北京菌株进行15位点VNTR和8位点SNP分型,我们发现5个15位点定义的簇菌株包含了两个或多个北京亚型的菌株。通过联合VNTR和SNP构建系统树,我们证明以上现象一方面是由于15位点VNTR对“现代”型菌株分辨力偏低所致；另一方面,“现代”型菌株间通过趋同或平行进化形成的VNTR基因型非同源相似性也会导致错误的定义簇菌株。所以,我们推荐联合SNP和VNTR分型在“现代”型北京菌株高度流行的地区进行分子流行病学探讨。但目前为止,仍缺乏统一的VNTR分型案例用于我国结核分子流行病学探讨。标准的15和24位点VNTR因其论文导读：人员哦。摘要5-8Abstract8-12绪言12-13第一章北京家族菌株的系统发生联系及全球北京菌株的群体结构13-21前言13-15材料和策略15-16实验结果16-20讨论20-21第二章结核分枝杆菌北京家族菌株的起源、进化及其与现代人类迁移和扩张的联系21-40前言21-25材料和策略25-28实验结果
位点数较多且很多位点分辨力较低而不太适用于我国结核分型。通过对筛选的24个位点在全国范围6个地区以人群为基础收集的1375株菌株中进行分辨力及各种VNTR组合的HGI值进行探讨,我们挑选了广泛适用的10个VNTR位点(MIRU10,26,31,40; QUB11b,18,26; Mtub04,21及ETR-A)作为探讨我国结核分子流行病学的一线分型案例。这10个位点联合3个高变位点及QUB11a作为二线分型案例,可准确的定义不同地区菌株的近期传播。全基因组比对的结果表明,北京各亚型菌株间有着一定的遗传学差别。我们推测这些差别会导致不同亚型菌株间对抗生素适应性的异同。通过对上海市疾控中心2004-2008年收集的242个耐多药菌株进行SNP分型及一线药物耐药突变浅析,我们发现高度流行的“现代”型北京菌株在rpoB531位点的突变频率较其在其它亚型菌株高(OR=1.8,P=0.04)；而在几个低度流行的“古老”亚型菌株中,利福平耐药突变主要分布在rpoB531和rpoB526位点以外(OR=3.16,P0.01)。rpoB531和ropB526位点的突变由于对细菌适应力的损伤较低,被认为是导致利福平耐药的优势突变。“现代”型菌株可能具有更强的致病性使其在病人体内具有更高的菌载量,以而更易筛选出携带优势突变的耐药菌株。根据这242个耐多药菌株的突变特点,我们筛选出了11个位点用于预测一线药物耐药表型。该11位点可预测93.8%利福平耐药,89.3%异烟肼耐药及86.8%耐多药表型。基于这些突变位点,我们进一步研发了一种基于实时荧光PCR探针溶解曲线浅析的新技术用于耐药结核的快速诊断。由于该策略只用了一种荧光标记的探针,所以成本较低且可广泛适用于各种荧光PCR检测平台。综上,本论文通过探讨结核北京菌株的起源和进化进一步揭示了结核的传播与现代人类迁移、扩张之间密切的联系。我们的结论为进一步探讨结核菌致病机制提供了重要线索。同时我们为我国结核分子流行病学探讨提供了可靠的、广泛适用的分型案例；为耐药结核的快速诊断提供了可靠的分子生物学策略。关键词：北京家族菌株论文系统发生论文起源进化论文VNTR分型论文耐药论文快速诊断论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-8
Abstract8-12
绪言12-13
第一章 北京家族菌株的系统发生联系及全球北京菌株的群体结构13-21
前言13-15
材料和策略15-16
实验结果16-20
讨论20-21
第二章 结核分枝杆菌北京家族菌株的起源、进化及其与现代人类迁移和扩张的联系21-40
前言21-25
材料和策略25-28
实验结果28-38
讨论38-40
第三章 联合单核苷酸多态性(SNP)及可变串联重复序列(VNTR)分型探讨结核分枝杆菌北京菌株同质群体的分子流行病学40-51
前言40-42
材料和策略42-44
实验结果44-49
讨论49-51
第四章 建立适合我国结核分枝杆菌分子流行病学探讨的可变串联重复序列(VNTR)分型策略51-74
前言51-53
材料和策略53-55
实验结果55-72
讨论72-74
第五章 上海地区耐多药结核分枝杆菌的突变特点及各型别菌株间耐药突变的差别74-90
前言74-76
材料和策略76-78
实验结果78-87
讨论87-90
第六章 运用多重实时荧光PCR探针溶解曲线浅析策略快速检测结核分枝杆菌耐药突变90-100
前言90-91
材料和策略91-94
实验结果94-98
讨论98-100
参考文献100-112
附表1112-116
论文发表情况116-117
获奖情况117-118
已发表论文118-141
致谢141-143