投稿分類 微生物

主委發表種類: 壁報

投稿標題(中): 利用菌毛輪廓進行沙門氏菌血清型鑑定

投稿標題(英): Salmonella Serotyping Using Fimbrial Profile

投稿摘要(前言): 沙門氏桿菌 (Salmonella enterica) 為臨床常見的腸胃炎及食物中毒病原，亦可引起菌血
症與全身性感染。其致病力與鞭毛運動性、第三型分泌系統（T3SS）及菌毛（fimbriae）介導的宿主黏附與侵入有關。迄今已知 Salmonella 基因體中可含多達 38 組
菌毛基因簇（FGCs），其中 csg、fim、bcf、sth、stb、stc-peg、std 七組在九成以上菌株中保守存在。不同血清型 Salmonella 具有不同宿主趨向與感染型態，臨床上常以 O 抗原決定血清群。但傳統 O 抗原凝集分型需專用血清，費時且成本高。隨次世代定序普及，已有利用基因體分析推測血清型的方法，但仍需高成本與完整註解。由於菌毛表現與感染力密切相關，本研究假設菌毛基因輪廓（fimbrial gene profile）可作為血清型的分子標誌，建立快速、低成本之血清型鑑定系統，並以臨床分離株 PCR 驗證。

投稿摘要(方法): 1. 菌毛基因與引子設計：
彙整 22 組菌毛基因及 T3SS 基因 (sipA, spvA)，設計 PCR 引子（Tm 55–60°C），並以 BLAST 驗證保守性。
2. 基因體分析與模型建立：
自 NCBI 下載 10,505 株具血清型註解之 Salmonella 全基因組，利用Python、Scikit-learn 建立分類模型，比對 165 個菌毛基因以建立菌毛基因輪廓血清型鑑定系統；另以 CDD保守區域建立對照模型。
3. 臨床菌株 PCR 驗證：
以部立桃園醫院臨床分離之 76 株 Salmonella 為材料，進行菌落 PCR 偵測 24 個
菌毛基因，並與 O 抗原血清群比對分析。

投稿摘要(結果): 分析顯示十個具代表性的菌毛基因於不同血清型間呈現特異分布。以菌毛基因輪廓進行血清型分類，共分析 6966 株，正確鑑定 6772 株，整體準確率達 97.2%。其中 S. Typhi 正確率最高（99.6%），其次為 S.Enteritidis（96.1%）與 S. Heidelberg（95.4%），S. Derby 為 91.9%，顯示分類穩定且具辨識力。
以 CDD 模型比對，各血清型正確率介於 91.3–99.6%，平均 93.2%，略低於菌毛基因法。
各血清型對應之保守蛋白區域，亦反映血清型特徵。臨床驗證中，以 23 株已知血清型之菌毛 PCR 檢測，與傳統血清型一致率 74%，其中 S.Enteritidis、S. Choleraesuis、S. Typhi 一致率 75–100%。例如 stfA 基因於 S. Enteritidis、S.Typhi、S. Derby 呈陽性，而 S. Panama 與 S. Typhimurium 為陰性。針對 76 株臨床株檢測，菌毛 PCR 判定與 O 抗原一致率為 70.8%，其中 D 群最高（84.6%），其次為 B 群與C2 群，顯示 D 群仍為臨床主要分離血清群。

投稿摘要(討論): 本研究建立之「菌毛基因輪廓」式 Salmonella 血清型鑑定系統，準確率高達 97%，優於
CDD 模型之 93%，並能於臨床以 PCR 快速應用。菌毛基因組合可作為血清型的分子標誌
，反映遺傳差異與宿主特異性。未來將結合次世代定序與機器學習自動化分類，以提升準確度與臨床應用性。本系統具成本低、速度快之優勢，可作為臨床分型與公共衛生監測的輔助工具。

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