细菌多位点序列分型(Multilocus sequence typing，MLST)的原理及分型方法

Posted 2020-12-27 nkwy2012

摘 要：

多位点序列分型（MLST）是一种基于核酸序列测定的细菌分型方法，通过PCR扩增多个管家基因内部片段，测定其序列，分析菌株的变异，从而进行分型。MLST被广泛应用于病原菌、环境菌和真核生物中。与传统分子生物学分型方法相比，MLST操作简单，具有更高的分辨力，能将同种细菌分为更多的亚型，并确定不同ST型之间的系统发育关系以及与疾病的联系。

关键词： 多位点序列分型

 

多位点序列分型(Multilocus sequence typing，MLST)是一种基于核酸序列测定的细菌分型方法，通过PCR扩增多个管家基因内部片段，测定其序列，分析菌株的变异，从而进行分型。MLST是由多位点酶电泳（MLEE）衍生出来的一种分型方法，由Maiden等研究设计，于1998年首先应用于自然变异是的脑膜炎奈色球菌（Neisseria meningitides），后来被广泛应用于其它病原菌、环境菌和真核生物中。

与传统分子生物学分型方法相比，MLST具有更高的分辨力，能将同种细菌分为更多的亚型，并确定不同ST型之间的系统发育关系以及与疾病的联系。MLST操作简单，结果能快速得到并且便于不同实验室的比较，已经用于多种细菌的流行病学监测和进化研究。随着测序速度的加快和成本的降低，以及分析软件的发展，MLST逐渐成为细菌的常规分型方法。MLST越来越多的被作为能进行国际间菌株比较的常用工具，建立一种更为准确的分型系统方法。MLST目前已经成为了细菌分子流行病学研究的一种重要方法，可通过数据库与其它国家和地区的研究结果进行比对，从而更加全面的认识本地区细菌流行的特征。

多位点序列分型的原理：MLST方法一般测定6~10个管家基因内部400~600bp的核苷酸序列，每个位点的序列根据其发现的时间顺序赋予一个等位基因编号，每一株菌的等位基因编号按照指定的顺序排列就是它的等位基因谱，也就是这株菌的序列型（sequence type，ST）。这样得到的每个ST均代表一组单独的核苷酸序列信息。通过比较ST可以发现菌株的相关性，即密切相关菌株具有相同的ST或仅有极个别基因位点不同的ST，而不相关菌株的ST至少有3个或3个以上基因位点不同。

MLST分析方法：MLST技术针对看家基因设计引物对其进行PCR扩增和测序，得出每个菌株各个位点的等位基因数值，然后进行等位基因图谱(allelic profile)或序列类型(sequence types，STs)鉴定，再根据等位基因图谱使用配对差异矩阵(matrix pair-wise differences)等方法构建系统树图进行聚类分析。

MLST分析方案设计要素：（1）选择经过初步筛选的菌株；（2）选择具有独特特征的基因位点；（3）设计用于基因扩增和序列测定的引物。

实际运用中，对于已有的成熟MLST方案的细菌，可直接从MLST数据库（http://pubmlst.org/）中获取分型方案。