Nature：土壤中的耐藥基因組
日期：2014-05-22 09:20:56
在美國，每年大約有兩百萬人受到耐藥菌的感染，其中有超過兩萬三千人會因此而死亡。人們發現，耐藥菌能夠分享對抗生素的抗性，這種現象無疑進一步加重了公共健康所面臨的威脅。
近日華盛頓大學醫學院的科學家們解析了土壤細菌的耐藥基因組（resistome）。他們發現，生活在土壤中的天然細菌擁有大量的抗生素抗性基因，但它們很少分享這些基因。研究顯示，絕大多數土壤細菌的抗性基因，對感染性細菌的抗生素抗性并沒有貢獻。這項研究于五月二十一日發表在Nature雜志上。
研究人員希望，這一針對土壤細菌的研究可以幫助人們找到有效辦法，阻斷感染性細菌之間的基因共享，延緩超級耐藥菌的傳播。
“我們才剛剛開始認識土壤細菌對抗生素的抗性，” 文章的資深作者，華盛頓大學的助理教授Gautam Dantas說。“我們需要確保土壤細菌的抗性基因不傳遞給感染性細菌，否則的話耐藥菌感染問題還會嚴重得多。”
實際上，現在人們治療疾病所用的大多數抗生素都來自于土壤微生物，這些微生物將抗生素作為武器彼此競爭生存所需的資源。舉例來說，首個成功的抗生素盤尼西林（青霉素）就是來自于一種名為青霉菌的土壤真菌。然而，青霉素和其他抗生素的廣泛使用，促使致病菌很快演化出對這些藥物的抗性。
在這項新研究中，研究人員獲取了明尼蘇達州和密歇根州的18個農牧業土壤樣本，對其中的細菌DNA進行了分析。他們從土壤樣本中分離小片段的細菌DNA，并在其中篩選了能夠賦予細菌抗生素抗性的基因。
此前曾有研究鑒定了細菌共享基因所需的序列，只有離這些“移動性片段”很近的抗性基因才能夠在細菌之間傳播。研究人員在土壤細菌中鑒定了的大約三千個抗生素抗性基因，這些基因基本都不在上述片段的附近。
研究人員發現，土壤中的抗生素抗性基因與特定細菌種屬捆綁在一起，這說明種屬之間的抗性基因傳遞很少發生。而在感染性的細菌中，抗性基因的共享要頻繁得多。
“我們認為，接觸新抗生素是抗性基因共享的主要推動力，”Dantas說。“人們頻繁使用多種抗生素治療細菌感染，所以致病菌經常面臨著新抗生素的威脅。但對于土壤細菌來說，新抗生素的演化可能需要幾千年時間，它們并不經常碰到新抗生素。”
下一步，Dantas及其同事將在醫院、環境和人類消化道的菌群中，研究影響抗生素抗性基因傳播的因素。
“我們很高興的發現，土壤細菌的抗生素抗性基因通常不會一下子跳到致病菌中去，”Dantas說。“不過我們仍然希望能夠徹底堵死這些基因的傳播通道。”
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