SAM-TB(Sequence Analysis of Mycobacterium Tuberculosis)

##一线药物敏感性和耐药性预测

###耐药突变SNV检测阈值

在耐药突变的鉴定中，SNV需满足以下条件：测序深度至少为5×，突变碱基的频率不小于10%，并且正反至少各一条reads支持突变碱基。

###四种一线药物（异烟肼，利福平，乙胺丁醇，吡嗪酰胺）耐药突变位点数据库

基于从参考文献[1]和[2]中提取的耐药决定突变位点数据库进行异烟肼，利福平，乙胺丁醇，吡嗪酰胺耐药突变位点检测。该数据库中，异烟肼耐药相关基因包括inhA、katG、ahpC、fabG1、kasA，利福平耐药相关基因包括rpoB和rpoC，乙胺丁醇耐药相关基因包括embA、embB、embC，和吡嗪酰胺耐药相关基因包括pncA、panD和rpsA。

###四种药物耐药以及敏感性预测原理

对这四种药物敏感性的预测则是根据参考文献[1]实现的。如图所示，利用菌株的测序数据，并结合耐药决定突变以及无害突变数据库，判断菌株对四种药物中的每一种药物是否耐药，结果包括耐药，敏感以及未检测到已知耐药突变。

![preDrug_step 01](/images/MTB_images/preSus_workflow.png)

注:* 靶区域是与四种一线药物耐药相关的基因和启动子区域，包括katG, inhA, fabG1, ahpC, rpoB, embA, embB, embC, pncA。#无害突变被认为对菌株耐药性没有影响。

###适用范围和局限性

（1）由于当前技术和数据库版本的局限性，本系统分析结果仅可作为科学研究的参考，不应作为临床诊断标准；

（2）本系统分析结果仅可作为临床治疗提示，不应作为治疗依据，本系统不对用户依据分析结果采取的任何行为所造成的后果（包括精神、经济和法律方面）负责；

（3）随着对耐药机制研究的深入，一些突变的耐药性或敏感性可能会发生改变，网站会定期进行更新。

###更新日志
##### 2024.04
2023年11月，世界卫生组织(World Health Organization, WHO)发布了第二版《结核分枝杆菌耐药相关基因突变目录》[3]，基于这份《目录》，对SAM-TB的耐药突变位点数据库进行了更新和扩充。表1显示新版数据库中四种一线药物的耐药相关基因，表2及表3分别显示新版数据库中调整的耐药和敏感突变位点的数量信息。

表1: 新版数据库中，四种一线药物的耐药相关基因

|药物|候选耐药基因|
|----|----|
|异烟肼|ahpC，fabG1，inhA，kasA，katG|
|利福平|rpoB，rpoC|
|吡嗪酰胺|pncA，panD，rpsA|
|乙胺丁醇|embA，embB，embC，embR|

表2: 新版数据库中，修改及新增的耐药突变位点数量

|药物|No change|Down from High to Low|Up from sensitive to Low|Up from sensitive to High|Up from Low to High|New Low|New High|
|----|----|----|----|----|----|----|----|
|异烟肼|329|2|-|-|3|20|2|
|利福平|7751|8|1|-|6|56|2|
|吡嗪酰胺|445|40|1|1|41|25|13|
|乙胺丁醇|190|-|-|-|5|-|-|

注：在新版数据库中，耐药突变的可信度变化调整如下所示。

- “No change”：耐药突变的可信度保持不变；
- “Down from High to Low”：耐药突变的可信度从“高可信度(High-confidence)”调整为“低可信度(Low-confidence)”；
- “Up from sensitive to Low”：原本标记为“敏感”的突变现调整为“低可信度”的耐药突变；
- “Up from sensitive to High” ：原本标记为“敏感”的突变现调整为“高可信度”的耐药突变； 
- “Up from Low to High”：耐药突变的可信度从“低可信度”提升至“高可信度”； 
- “New Low”：新增的“低可信度”耐药突变；
- “New High”：新增的“高可信度”耐药突变。

表3: 新版数据库中，修改及新增的敏感突变位点数量

|药物|No change|Down from Low to sensitive|New sensitive|
|----|----|----|----|
|异烟肼|1558|-|1225|
|利福平|1232|2|1415|
|吡嗪酰胺|214|3|614|
|乙胺丁醇|3601|-|462|

注：在新版数据库中，敏感突变的变化调整如下所示。

- “No change”：敏感突变的敏感性保持不变；
- “Down from Low to sensitive”：原本标记为“低可信度”的耐药突变现调整为“敏感突变”；
- “New sensitive”：新增的“敏感突变”。

###参考文献

[1] Walker TM, Kohl TA, Omar SV, Hedge J, Del Ojo Elias C, Bradley P, et al. Whole-genome sequencing for prediction of Mycobacterium tuberculosis drug susceptibility and resistance: a retrospective cohort study. The Lancet Infectious diseases. 2015;15(10):1193-202. doi: 10.1016/S1473-3099(15)00062-6. PubMed PMID: 26116186; PubMed Central PMCID: PMC4579482.

[2] Jody E Phelan, Denise M O'Sullivan, Diana Machado, Jorge Ramos, Yaa E A Oppong, Susana Campino, Justin O'Grady, Ruth McNerney, Martin L Hibberd, Miguel Viveiros, Jim F Huggett, Taane G Clark. Integrating informatics tools and portable sequencing technology for rapid detection of resistance to anti-tuberculous drugs. Genome Medicine. 2019;11(1):41. doi: 10.1186/s13073-019-0650-x. PubMed PMID: 31234910; PubMed Central PMCID: PMC6591855.

[3] WHO. Catalogue of mutations in Mycobacterium tuberculosis complex and their association with drug resistance, 2nd edn. 2023. https://www.who.int/publications/i/item/9789240082410.