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。
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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