文献案例：高致病性ST5甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌亚型的流行率不断上升，对临床构成严重威胁（2021年）

来自上海交通大学的研究人员对121株ST5克隆型金黄色葡萄球菌分离株进行了全基因组测序（WGS），并对ST5基因的进化进行了表征，发现了甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌（MSSA）是独立进化的，是与其他耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）不同的亚型。利用NGS数据进行的耐药基因分析表明，ST5克隆型MRSA在抗菌药物的威胁下可能更具耐受性，这在进一步的体外药敏试验中也得到了证实。通过毒力因子分析，发现MSSA亚型菌株表现出较高的毒力。

具体的生信分析步骤为：

1. 全基因组测序数据的质量控制

使用CLC中的质量控制工具进行read质量控制，并在组装前过滤原始数据。此外，移除含有10%以上模糊N碱基的序列或长度小于30 bp的序列。121株菌株（包括79株MRSA菌株和42株MSSA菌株）的测序数据都通过了质量控制程序。

2. 修剪、映射、SNP calling和系统发育树构建

使用CLC对原始数据修剪，删除adaptor序列和低质量序列，进行全基因组比对、SNP calling和系统发育分析。获得了质控后的读数。在CLC中构建了最大似然（maximum likelihood, ML）树，该树使用了具有4个类别的核苷酸替换的广义时间可逆模型（general time reversible, GTR）。

3. 从头组装，检测耐药基因和毒力相关基因

使用CLC默认参数从头组装了质控后的数据。然后，利用生成的从头组装的重叠群（contig）在耐药基因数据库（ResFinder）和毒力因子数据库（VFDB）确认是否存在耐药基因或毒力因子。用VFDB进行BLAST时检测到了IEC（immune evasion cluster）基因（如sea、chp、scn和sak）。

下图为121株ST5克隆型金黄色葡萄球菌分离株的耐药基因（左）、预测表型（中）（均使用了ResFinder数据库在CLC中进行分析）和抗生素敏感性谱（右）（从上到下分别为Clade I MRSA、Clade II MRSA、Clade III MRSA和Clade MSSA中的分离株）。

下图展示了121株ST5克隆型菌株的毒力特征（使用了VFDB数据库在CLC中进行分析），以及在金黄色葡萄球菌的四个分支中缺失或存在的毒力因子（从上到下分别是分支I MRSA、分支II MRSA、分支III MRSA和分支MSSA中的菌株）。

CLC中丰富的微生物数据库

在工具箱中搜索，我们可以找到CLC中下载微生物相关数据库的工具（如下图）。依据分析目的，可以分为大致5类数据库：MLST分型、扩增子分析、群落分类分析、功能分析、耐药性分析。

CLC中的耐药性分析数据库包含下图中的内容。其中QMI-AR（QIAGEN Microbial Insight - Antimicrobial Resistance database）是QIAGEN人工整理的数据库，包含多个来源的肽标记、核苷酸序列信息。欢迎联系我们了解其他分类的数据库内容。

CLC分析平台是利用图形用户界面构建、管理和部署分析工作流的商业化生物信息学分析平台。靠前版本于2008年推出，迄今已经有近15年的发展历史。目前CLC Genomics Workbench最新版本为V22.0.2，而且其中的CLC Microbial Genomics Module于六月中旬更新到了V22.1。CLC是一个历史悠久、更新维护频繁的生信分析利器，我们等您来体验。

[参考资料]

1. Jian, Ying, et al. "Increasing prevalence of hypervirulent ST5 methicillin susceptible Staphylococcus aureus subtype poses a serious clinical threat." Emerging Microbes & Infections 10.1 (2021): 109-122.

2. QIAGEN CLC Genomics Workbench (archive): Latest improvements for QIAGEN CLC Genomics Workbench

3. Wikipedia contributors. (2021, June 26). CLC bio. In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved on June 24, 2022, from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CLC_bio&oldid=1030588427