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Nature:土壤中的耐药基因组

Nature:土壤中的耐药基因组

在美国,每年大约有 200 万人受到耐药菌的感染,其中有超过 2.3 万人会因此而死亡。研究发现,耐药菌能够分享对抗生素的抗性,这种现象无疑进一步加重了公共健康所面临的威胁。

现在,华盛顿大学医学院的科学家们解析了土壤细菌的耐药基因组(resistome)。他们发现,生活在土壤中的天然细菌拥有大量的抗生素抗性基因,但它们很少分享这些基因。研究显示,绝大多数土壤细菌的抗性基因,对感染性细菌的抗生素抗性并没有贡献。相关研究论文刊登在了近期出版的《自然》(Nature)杂志上。研究人员希望,这一针对土壤细菌的研究可以帮助人们找到有效办法,阻断感染性细菌之间的基因共享,延缓超级耐药菌的传播。

论文资深作者,华盛顿大学助理教授 Gautam Dantas 表示:“我们才刚刚开始认识土壤细菌对抗生素的抗性。我们需要确保土壤细菌的抗性基因不传递给感染性细菌,否则的话耐药菌感染问题还会严重得多。”

实际上,现在人们治疗疾病所用的大多数抗生素都来自于土壤微生物,这些微生物将抗生素作为武器彼此竞争生存所需的资源。举例来说,首个成功的抗生素盘尼西林(青霉素)就是来自于一种名为青霉菌的土壤真菌。然而,青霉素和其他抗生素的广泛使用,促使致病菌很快演化出对这些药物的抗性。

在这项最新研究中,研究人员获取了明尼苏达州和密歇根州的 18 个农牧业土壤样本,对其中的细菌 DNA 进行了分析。他们从土壤样本中分离小片段的细菌 DNA ,并在其中筛选了能够赋予细菌抗生素抗性的基因。

此前曾有研究鉴定了细菌共享基因所需的序列,只有离这些“移动性片段”很近的抗性基因才能够在细菌之间传播。研究人员在土壤细菌中鉴定了的大约 3000 个抗生素抗性基因,这些基因基本都不在上述片段的附近。

研究人员发现,土壤中的抗生素抗性基因与特定细菌种属捆绑在一起,这说明种属之间的抗性基因传递很少发生。而在感染性的细菌中,抗性基因的共享要频繁得多。

Dantas 表示:“我们认为,接触新抗生素是抗性基因共享的主要推动力。人们频繁使用多种抗生素治疗细菌感染,所以致病菌经常面临着新抗生素的威胁。但对于土壤细菌来说,新抗生素的演化可能需要几千年时间,它们并不经常碰到新抗生素。”研究人员计划将在医院、环境和人类消化道的菌群中,研究影响抗生素抗性基因传播的因素。Dantas 说:“我们很高兴的发现,土壤细菌的抗生素抗性基因通常不会一下子跳到致病菌中去,”说。“不过我们仍然希望能够彻底堵死这些基因的传播通道。”

原文检索:

Kevin J. Forsberg, Sanket Patel, Molly K. Gibson, Christian L. Lauber, Rob Knight, Noah Fierer, Gautam Dantas. Bacterial phylogeny structures soil resistomes across habitats. Nature, 21 May 2014; doi:10.1038/nature13377

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