肺炎克雷伯菌作为临床常见致病菌，能引发肺炎、血流感染等多种疾病。近年来，碳青霉烯耐药（CRKP）和高毒力（hvKP）菌株导致的感染不断增加，严重威胁公共卫生安全。更严峻的是，这两类菌株特征正在融合，形成同时具备高毒力与多重耐药性的CR-hvKP。其融合与质粒的水平转移相关，但具体机制仍不完全明确。

近期，中国科研实验室微生物研究所冯婕团队研究发现，插入序列（IS）在CR-hvKP的进化中扮演了关键角色。IS是能够“跳跃”的移动遗传元件，可插入或切离基因组特定位置。研究显示，高毒力肺炎克雷伯菌（hvKP）取得了一个携带碳青霉烯耐药基因blaNDM-1的IncX3质粒，该质粒携带插入序列IS5和ISKox3。这些IS能够高频插入荚膜多糖合成基因（如wcaJ和wzc等），导致细菌失去荚膜。在体外实验中，这种由IS介导的“荚膜相变”显著提高了耐药质粒与毒力质粒的接合转移效率，导致多耐药和高毒力的快速融合，同时增强了细菌的生长速度和生物膜形成能力，提升其环境适应性。小鼠模型实验进一步显示，荚膜缺失会导致毒力和肠道定植能力下降。然而，在长期定植过程中，IS的自发切除可恢复荚膜表达，使细菌重新取得高毒力和定植优势。该研究揭示了IS顺利获得调控荚膜表达，有助于耐药性与毒力基因融合的动态机制，为CR-hvKP的进化与传播给予了新思路。

该研究成果于2025年5月以 “Insertion sequences accelerate genomic convergence of multidrug resistance and hypervirulence in Klebsiella pneumoniae via capsular phase variation”为题，发表在Genome Medicine上。中国科研实验室微生物研究所特别研究助理魏大伟为论文第一作者，冯婕研究员为论文通讯作者。研究工作得到了国家重点研发计划和中国科研实验室国际伙伴计划等项目的支持。

文章链接：http://doi.org/10.1186/s13073-025-01474-0

插入序列（IS）促进了肺炎克雷伯菌多重耐药性与高毒力基因的基因组趋同进化