细菌全基因组测序在临床鉴定检测的应用_rev
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11
结论一
（WGS）简介
全基因测序的技术用于细菌全基因组的测序已经非常成熟。
12
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
13
细菌WGS的应用
病原诊断及鉴定 结核分支杆菌/非结核分支杆菌 其他临床细菌学检查 流病及疫情监控 MRSA Salmonela spp.；EHEC,ETEC,et.,al; 商品（食品）检验 污染菌溯源 基础科学研究
27
病原鉴定及检测
WGS具体应用
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NEJMc1215305. 28
非培养依赖的细菌WGS
WGS具体应用
Hasman H. Rapid whole-genome sequencing for detection and characterization of microorganisms directly from clinical samples.[J]. Journal of Clinical Microbiology, 2014, 5核、人型/牛型 药敏：INH/EMB/rifampicin等等 分型：spoligotype 毒力：proC、mce1等等
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NElaudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
（WGS）应用
14
院感监控、溯源
病原分子分型，细菌耐药，毒力因子检测（公共卫生机构） 医院感染控制（医院）
WGS具体应用
Köser, Claudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275. 15
7
8
细菌基因组测序
Kwong J C, Mccallum N, Sintchenko V, et al. Whole genome sequencing in clinical and public health microbiology.[J]. Pathology, 2015, 47(Issue).
fooddrugadministration22wgs具体应用23wgs具体应用24细菌wgs药敏wgs具体应用25氨基糖苷类头孢大环内酯类青霉素类喹诺酮类药物四环素等等细菌wgs药敏wgs具体应用26细菌wgs药敏wgs具体应用27使用pfge作为分型工具的plusnet面临wgs的挑战美国cdc的下一代病原监测网将使用全基因组测序或部分基因组测序的方法学新的技术将提升食源性细菌的鉴定和分型溯源能力
结论四
WGS具体应用
因为全基因组测序提供了用于疫情调查的终极分子分型分辨率，在资源充沛 的国家，WGS可取代目前用于结核分支杆菌复合体的鉴定及分型方法。 因为 细菌耐药的机制并没有完全得到解决，所以WGS尚不能完全取代药敏试验。 但是，WGS可以用于已知机制的药物抗性的快速检测，这些信息可以指导临 床以及参考实验室的工作。 In well-resourced countries,rapid whole-genome sequencing may replace current methods of identifying and typing M. tuberculosis complex, since it offers the ultimate molecular resolution for outbreak investigations. Wholegenome sequencing cannot replace phenotypic susceptibility testing for all antibiotics,given the incomplete understanding of the genetic basis of drug resistance. Nevertheless, it can be used to rapidly identify resistance when mutations known to confer resistance are detected, a finding that has the potential to guide clinicians and reference laboratories.
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NEJMc1215305. 30
第一个完整测序的细菌基因组
• First bacterial genome was completely sequenced :
A circular representation of the H. influenzae Rd chromosome
然而，20年过去了……
Fleischmann, Robert D., et al. "Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd." Science 269.5223 (1995): 496-512.
4
细菌基因组测序20年(1995-2015)
WGS简介
Miriam Land ,Loren Hauser , Se-Ran Jun, et al.Insights from 20 years of bacterial genome sequencing.Funct Integr Genomics (2015) 15:141–161
6
The schematic shows the main high-throughput sequencing platforms available to microbiologists today
Loman, Nicholas J., et al. "High-throughput bacterial genome sequencing: an embarrassment of choice, a world of opportunity." Nature Reviews Microbiology 10.9 (2012): 599-606.
25
细菌WGS——药敏
WGS具体应用
26
结论三
使用PFGE作为分型工具的PlusNet面临WGS的挑战，美国CDC的下一代病原监测 网将使用全基因组测序或部分基因组测序的方法学，新的技术将提升食源性 细菌的鉴定和分型溯源能力。 美国FDA已经初步建成了使用WGS技术用于主要食源性病原菌的监测网络，初 步的数据展示了WGS技术用于细菌病原监测的强大能力。
36
细菌WGS——药敏
结果解读
Kathleen R. Jones, Jeong-Heon Cha, and D. Scott Merrell，Who’s Winning the War? Molecular Mechanisms of Antibiotic Resistance in Helicobacter pylori，NIH Public Access，2008
32
33
34
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
35
细菌WGS——菌种鉴定
结果解读
DNA-DNA杂交（DD-H） 分子生物学菌种鉴定金标准。
Average-Nucleotide Identity(ANI) 模拟DDH，基于基因组测序的物种鉴定金标准。[1]
MRSA药敏试验及WGS检测
WGS具体应用
Köser, Claudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
[1].Richter M, Rosselló-Móra R. Shifting the Genomic Gold Standard for the Prokaryotic Species Definition[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(45):19126-19131.
5
已经测序的细菌基因组
（WGS）简介
Miriam Land ,Loren Hauser , Se-Ran Jun, et al.Insights from 20 years of bacterial genome sequencing.Funct Integr Genomics (2015) 15:141–161
全基因组测序的方法 用于临床细菌鉴定检测
2015年5月28日
QQ群：3022557
1
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
2
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
3
WGS用于结核分枝杆菌的鉴定检测
WGS具体应用
传统方法检测鉴定结核分枝杆菌的特点： 非常慢。 已有的一些快速检测系统/快速检测试剂盒的特点： 非常快，片面检测或牺牲了很多准确性，假阳性、假阴性普遍存在。 WGS在保证绝对准确性的前提下尽量快 临床样本 快速培养（三天）[1] 测序（2.5天） 核酸抽提（0.5天） 数据分析（1小时）
17
结论二
WGS具体应用
我们认为，一旦WGS的价格以及检 验周期降低到可接受的程度，并且 数据的解读实现自动化，全基因组 测序将会成为一个用于感染控制的 标准工具，并能提供医院内部和外 部主要病原传播和演化的实时监测 能力。
Köser, Claudio U., et al. "Rapid wholegenome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
18
流行病学监测
WGS具体应用
19
食源性病原监控（FDA）
WGS具体应用
20
U.S. Food And Drug Administration
WGS具体应用
21
WGS具体应用
22
WGS具体应用
23
细菌WGS——药敏
WGS具体应用
24
细菌WGS——药敏
WGS具体应用
氨基糖苷类、头孢、大环内酯类、青霉素类、喹诺酮类药物、四环素等等
9
全基因组测序工作流程（WGS）简介构建 DNA抽提Miseq测序
数据分析
10
数据存储
关于细菌基因组测序的一些名词
（WGS）简介
扫描图
框架图
精细图
草图
完成图
NCBI:
Scaffold Contig Complete Genome
Chromosome with gaps gapless Chromosome Chromosome
结论一
（WGS）简介
全基因测序的技术用于细菌全基因组的测序已经非常成熟。
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目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
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细菌WGS的应用
病原诊断及鉴定 结核分支杆菌/非结核分支杆菌 其他临床细菌学检查 流病及疫情监控 MRSA Salmonela spp.；EHEC,ETEC,et.,al; 商品（食品）检验 污染菌溯源 基础科学研究
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病原鉴定及检测
WGS具体应用
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NEJMc1215305. 28
非培养依赖的细菌WGS
WGS具体应用
Hasman H. Rapid whole-genome sequencing for detection and characterization of microorganisms directly from clinical samples.[J]. Journal of Clinical Microbiology, 2014, 5核、人型/牛型 药敏：INH/EMB/rifampicin等等 分型：spoligotype 毒力：proC、mce1等等
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NElaudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
（WGS）应用
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院感监控、溯源
病原分子分型，细菌耐药，毒力因子检测（公共卫生机构） 医院感染控制（医院）
WGS具体应用
Köser, Claudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275. 15
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细菌基因组测序
Kwong J C, Mccallum N, Sintchenko V, et al. Whole genome sequencing in clinical and public health microbiology.[J]. Pathology, 2015, 47(Issue).
fooddrugadministration22wgs具体应用23wgs具体应用24细菌wgs药敏wgs具体应用25氨基糖苷类头孢大环内酯类青霉素类喹诺酮类药物四环素等等细菌wgs药敏wgs具体应用26细菌wgs药敏wgs具体应用27使用pfge作为分型工具的plusnet面临wgs的挑战美国cdc的下一代病原监测网将使用全基因组测序或部分基因组测序的方法学新的技术将提升食源性细菌的鉴定和分型溯源能力
结论四
WGS具体应用
因为全基因组测序提供了用于疫情调查的终极分子分型分辨率，在资源充沛 的国家，WGS可取代目前用于结核分支杆菌复合体的鉴定及分型方法。 因为 细菌耐药的机制并没有完全得到解决，所以WGS尚不能完全取代药敏试验。 但是，WGS可以用于已知机制的药物抗性的快速检测，这些信息可以指导临 床以及参考实验室的工作。 In well-resourced countries,rapid whole-genome sequencing may replace current methods of identifying and typing M. tuberculosis complex, since it offers the ultimate molecular resolution for outbreak investigations. Wholegenome sequencing cannot replace phenotypic susceptibility testing for all antibiotics,given the incomplete understanding of the genetic basis of drug resistance. Nevertheless, it can be used to rapidly identify resistance when mutations known to confer resistance are detected, a finding that has the potential to guide clinicians and reference laboratories.
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NEJMc1215305. 30
第一个完整测序的细菌基因组
• First bacterial genome was completely sequenced :
A circular representation of the H. influenzae Rd chromosome
然而，20年过去了……
Fleischmann, Robert D., et al. "Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd." Science 269.5223 (1995): 496-512.
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细菌基因组测序20年(1995-2015)
WGS简介
Miriam Land ,Loren Hauser , Se-Ran Jun, et al.Insights from 20 years of bacterial genome sequencing.Funct Integr Genomics (2015) 15:141–161
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The schematic shows the main high-throughput sequencing platforms available to microbiologists today
Loman, Nicholas J., et al. "High-throughput bacterial genome sequencing: an embarrassment of choice, a world of opportunity." Nature Reviews Microbiology 10.9 (2012): 599-606.
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细菌WGS——药敏
WGS具体应用
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结论三
使用PFGE作为分型工具的PlusNet面临WGS的挑战，美国CDC的下一代病原监测 网将使用全基因组测序或部分基因组测序的方法学，新的技术将提升食源性 细菌的鉴定和分型溯源能力。 美国FDA已经初步建成了使用WGS技术用于主要食源性病原菌的监测网络，初 步的数据展示了WGS技术用于细菌病原监测的强大能力。
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细菌WGS——药敏
结果解读
Kathleen R. Jones, Jeong-Heon Cha, and D. Scott Merrell，Who’s Winning the War? Molecular Mechanisms of Antibiotic Resistance in Helicobacter pylori，NIH Public Access，2008
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目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
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细菌WGS——菌种鉴定
结果解读
DNA-DNA杂交（DD-H） 分子生物学菌种鉴定金标准。
Average-Nucleotide Identity(ANI) 模拟DDH，基于基因组测序的物种鉴定金标准。[1]
MRSA药敏试验及WGS检测
WGS具体应用
Köser, Claudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
[1].Richter M, Rosselló-Móra R. Shifting the Genomic Gold Standard for the Prokaryotic Species Definition[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(45):19126-19131.
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已经测序的细菌基因组
（WGS）简介
Miriam Land ,Loren Hauser , Se-Ran Jun, et al.Insights from 20 years of bacterial genome sequencing.Funct Integr Genomics (2015) 15:141–161
全基因组测序的方法 用于临床细菌鉴定检测
2015年5月28日
QQ群：3022557
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细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
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目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
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WGS用于结核分枝杆菌的鉴定检测
WGS具体应用
传统方法检测鉴定结核分枝杆菌的特点： 非常慢。 已有的一些快速检测系统/快速检测试剂盒的特点： 非常快，片面检测或牺牲了很多准确性，假阳性、假阴性普遍存在。 WGS在保证绝对准确性的前提下尽量快 临床样本 快速培养（三天）[1] 测序（2.5天） 核酸抽提（0.5天） 数据分析（1小时）
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结论二
WGS具体应用
我们认为，一旦WGS的价格以及检 验周期降低到可接受的程度，并且 数据的解读实现自动化，全基因组 测序将会成为一个用于感染控制的 标准工具，并能提供医院内部和外 部主要病原传播和演化的实时监测 能力。
Köser, Claudio U., et al. "Rapid wholegenome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
18
流行病学监测
WGS具体应用
19
食源性病原监控（FDA）
WGS具体应用
20
U.S. Food And Drug Administration
WGS具体应用
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WGS具体应用
22
WGS具体应用
23
细菌WGS——药敏
WGS具体应用
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细菌WGS——药敏
WGS具体应用
氨基糖苷类、头孢、大环内酯类、青霉素类、喹诺酮类药物、四环素等等
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全基因组测序工作流程（WGS）简介构建 DNA抽提Miseq测序
数据分析
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数据存储
关于细菌基因组测序的一些名词
（WGS）简介
扫描图
框架图
精细图
草图
完成图
NCBI:
Scaffold Contig Complete Genome
Chromosome with gaps gapless Chromosome Chromosome