基于RNA-seq与LC-MS/MS分析百日咳流行株的菌株特征变化*

来源：药物分析杂志2026年第6期北京时间：

作者：谈金超, 王丽婵, 卫辰, 李喆, 袁力勇, 谭亚军, 郭靖, 马霄

单位：1.武汉生物制品研究所有限责任公司 国家联合疫苗工程技术研究中心 湖北省疫苗技术创新中心,武汉 430207;2.中国食品药品检定研究院 药品监管科学全国重点实验室 卫健委生物技术产品检定方法及其标准化重点实验室,北京 102629

摘要：目的: 借助转录组测序（RNA-Seq）与液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术,从基因水平和蛋白质水平综合分析适应性进化后的百日咳流行株菌株特性。探讨基于我国百日咳疫苗免疫背景下,百日咳流行株的菌株特征变化,并结合体内实验研究结果,分析流行株菌株特征变化的作用和影响。方法: 从菌株生长特点和抗原表达特点,分析2株百日咳主要流行株（BRK197和BRK202）菌株特征变化。建立细菌生长曲线,观察不同百日咳杆菌生长特点;通过RNA-Seq,检测百日咳流行株不同生长时期代谢基因、毒素基因、毒素调节基因以及毒素分泌基因的表达趋势,和关键突变抗原基因表达量差异;通过LC-MS/MS技术,检测百日咳流行株关键抗原蛋白表达水平;结合菌株发酵液蛋白免疫印迹试验,来验证突变抗原蛋白结构完整性。结果: 2株流行株在体外培养中表现出不同的生长和抗原表达规律。BRK197菌株增殖和毒素表达主要集中在对数生长期后期,而BRK202则在对数生长期前期快速增殖并表达毒素;抗原基因的适应性突变影响了突变抗原的表达水平。在相同培养条件下,ptxP3型菌株BRK197表达更高水平的百日咳毒素抗原（P≤0.05）,fha3型菌株BRK202的丝状血凝素抗原表达水平检测结果显著降低（P≤0.01）;百日咳流行株突变抗原条带表达正常,基因突变未能影响蛋白结构完整性。结论: 我国百日咳疫苗免疫背景下,不同进化类型的流行株呈现差异化特征。体外研究中,BRK197菌株表现更强的产毒能力,而BRK202菌株表现更强的宿主适应性。这些特征变化可能是流行株在体内感染,表现更强感染能力和致病性的原因。本研究还证实了百日咳流行株适应性突变对抗原表达产生了影响,ptxP3型菌株可高表达百日咳毒素抗原。并首次发现fha3型菌株丝状血凝素抗原氨基酸序列第2 318位VAAPA的插入,可能导致了丝状血凝素抗原表达量检测水平偏低。

关键词：百日咳杆菌,适应性进化,体外转录组,抗原表达,ptxP3型菌株,

基金资助：国家重点研发计划（2025YFC2311904）;国家自然科学基金（82473695）