科学家首次绘制医院超级细菌的完整进化历程图谱

2021年3月9日桑格研究所的研究人员及其合作者在《自然通讯》发表了粪肠球菌的完整遗传时间表，显示了人类行为对不同菌株发展的影响。

如果仅仅是现代医院和抗生素治疗并不能产生我们今天看到的所有耐抗生素菌株。相反，新研究发现，抗生素广泛使用之前的选择压力影响了其中一些细菌的发展。

通过使用近年来才发展起来的分析和测序技术，来自威康桑格研究所、奥斯陆大学和剑桥大学的科学家们创建了粪肠球菌的进化时间表，这是一种常见的细菌，可以导致医院的抗生素耐药性感染。

结果,2021年3月9日发表在《自然通讯》显示,这种细菌有能力很快适应选择压力,如农业化学品的使用和开发 的新药物,造成同一细菌的不同菌株被发现在世界范围内很多地方,从人到许多野生鸟类。由于这类细菌非常普遍，研究人员建议人们在进入医院时应该筛查这类细菌，就像筛查其他超级细菌一样，以帮助减少在医疗保健中发展和传播感染的可能性。

粪肠球菌(Enterococcus faecalis)是一种常见的细菌，对大多数人来说，它存在于肠道中，不会对宿主造成伤害。然而，如果有人免疫功能低下，这种细菌进入血液，就会导致严重的感染。

在医院中，粪肠杆菌耐药菌株较为常见，最初认为是现代医院广泛使用抗生素及其他抗菌控制措施导致了粪肠杆菌耐药菌株的产生。

在一项新的研究中，来自威康桑格研究所、奥斯陆大学和剑桥大学的科学家分析了从1936年至今的约2000份粪便大肠杆菌样本，使用的是患者的血液分离物以及动物和健康人的粪便样本。

通过使用Oxford Nanopore公司的技术对基因组(包括染色体和质粒)进行测序，该团队绘制了这种细菌的进化历程，并绘制了不同菌株发展的时间和地点的时间表，包括那些现在被发现对抗生素有耐药性的菌株。他们发现，在抗生素广泛使用之前，抗生素耐药菌株出现的时间比我们之前认为的要早，因此，并不是抗生素的使用独立导致了这些菌株的出现。

研究人员发现，农业和早期医疗实践，如砷和汞的使用，影响了我们现在看到的一些菌株的进化。除此之外，在野生鸟类中也发现了与我们现在在医院里看到的抗抗生素变种相似的菌株。这显示了在面对不同的逆境时，这种细菌是如何适应和灵活演变成新的菌株。

教授Jukka Corander联席作者和威康基金会桑格研究所的助理教员,说:“这是第一次我们已经能够从跨越85年的大肠粪样品中绘制出完整的进化图谱,这使我们能够看到人类生活方式以及农业和医药发展对不同的菌株的具体影响。如果没有桑格研究所的分析和测序技术，就不可能有完整的进化变化时间表。”

奥斯陆大学(University of Oslo)的联合第一作者、博士后研究员安娜·P?ntinen博士说:“目前，当患者入院时，他们会用棉签拭除一些抗生素耐药性细菌和真菌，并进行隔离，以确保感染率尽可能地保持在低水平。”多亏了这项研究，我们才有可能仔细检查粪肠杆菌的多样性，并找出那些更容易在医院内传播，从而可能对免疫功能低下的人造成伤害的细菌。我们认为，在入院时筛查粪肠杆菌也可能是有益的。”

朱利安Parkhill教授合著者和兽医学系的教授在剑桥大学,说:“这个研究发现这些医院的抗生素抗药性细菌有比我们之前所认为的,更难以置信的代谢灵活性，结合众多机制提高了它们在严酷的条件下生存,并在全球范围内广泛传播的能力。”

这项研究得到了Trond Mohn基金会、抗菌素耐药性联合规划倡议、应用分子生物科学单位、欧洲研究理事会和Marie sklodowska -居里行动的资助。