致命大肠杆菌研究成果登上《新英格兰医学杂志》

肠出血性大肠杆菌疫情总算告一段落。这种突如其来的大肠杆菌最初在德国出现，然后迅速蔓延至欧洲其他国家、甚至美国，共夺走了52人的生命。近日，一个国际小组利用Pacific Biosciences的单分子测序技术，深入研究了此次暴发菌株的致病性和进化起源，该研究成果发表在《新英格兰医学杂志》上。

　　

大肠杆菌疫情总算告一段落。这种突如其来的大肠杆菌最初在德国出现，然后迅速蔓延至欧洲其他国家、甚至美国，共夺走了52人的生命。它为何有如此大的威力？全世界的研究人员都在努力破解。近日，一个国际小组利用Pacific Biosciences的单分子测序技术，深入研究了此次暴发菌株的致病性和进化起源，该研究成果发表在《新英格兰医学杂志》上。

研究人员对暴发的菌株以及11种相关的大肠杆菌菌株进行了测序，确定暴发菌株C227-11是肠聚集性大肠杆菌（EAEC）中的一员，但它与其他O104:H4菌株不同，因为它包含了编码志贺毒素2的噬菌体以及其他毒力和耐药性因子。

他们确定，最近与肠出血性大肠杆菌（EHEC）菌株的水平基因交换引发了这种高毒力暴发菌株的出现。同时，他们还发现，某些抗生素（包括环丙沙星）提高了志贺毒素2基因的表达，这表明应谨慎使用某些类别的抗生素，以抵抗这种新出现的病原体。

这项研究的作者来自第三代测序公司PacBio、马里兰大学医学院、世界卫生组织、丹麦Statens Serum研究所等机构。他们提到，在此次暴发之前，只有三个EAEC基因组经过了测序，因此对这种大肠杆菌的系统发育的基因组规模了解很有限。

为了进一步深入了解这种菌株的进化历史，他们使用PacBio RS对暴发菌株C227-11、7种其他的EAEC O104:H4菌株以及4种参考菌株进行了测序。平行利用三台PacBio RS，他们获得了每个分离株的约75倍覆盖度。平均读长达2067个碱基。之后，他们比较了11个菌株的数据，包括Ion Torrent和454的测序结果，以便找出所有分离株的拷贝数变异和单核苷酸变异。

研究人员还利用了53个大肠杆菌和痢疾杆菌的基因组数据，生成了系统发育树，描绘暴发菌株的进化。尽管EAEC分离株分布在整个树上，但所有的EAEC O104:H4菌株形成了一个不同的分支，有着非常保守的核心基因组。

此次德国暴发的编码志贺毒素的菌株与缺乏编码志贺毒素的噬菌体的EAEC O104:H4菌株之间的相似度说明噬菌体整合到EAEC基因组是一个最近发生的事件。此外，暴发菌株位于EAEC O104:H4分支证实了暴发菌株不是典型的肠出血性大肠杆菌。

文章的作者之一，马里兰大学医学院的助理教授David Rasko谈到：“这种多菌株的测序数据和分析显著增加了关于致命大肠杆菌的科学信息量，并对其致病媒介有了关键的了解。我们的结果提供了迄今为止最完整的基因组数据，并强调了DNA测序的重要性，它帮助我们了解细菌基因组的可塑性如何促进新病原体的出现。”（生物通 薄荷）

原文摘要

Origins of the E. coli Strain Causing an Outbreak of Hemolytic–Uremic Syndrome in Germany