儿童肠道菌携带抗生素耐药基因

　　

生物通报道：根据华盛顿大学医学院的科学家发表在11月13日Plos One杂志上的一项研究显示，健康儿童的肠道中的有益细菌，携带大量的抗生素耐药基因。这些基因引发科学家担忧，因为它们可能是有害细菌共有的基因，通过干扰抗生素的功效，它们能够引起严重的疾病，在一些情况下甚至会引起死亡。

华盛顿大学医学院的病理学和免疫学助理教授Gautam Dantas博士说，“与生命中的其他的五年时间跨度相比，儿童在从出生到5岁这个五年跨度时期，接触了更多的抗生素。频繁的暴露抗生素加快了抗生素耐药性的传播。我们的研究指出，在儿童真正需要这些药物的时候，才去使用它们是有多么的重要。”这项研究发表在11月13日的Plos One杂志上。

利用来自儿童发现研究所、先进的可再生能源和可持续性国际中心、美国国家科学院的Keck期货计划和国家健康研究所（NIH）的基金资助，研究者分析了来自22名从6个月到19岁不同年龄范围的婴儿和儿童的粪便样本，这些样本由华盛顿大学医学院儿科的Melvin E. Carnahan教授Phillip Tarr博士提供。尽管是小部分的样本，但是他们的分析鉴定了2500个新的抗生素耐药基因，将已知的抗生素耐药基因数量增加了超过30%。

Dantas称，“几千年来，细菌一直都在互相斗争，它们定期地‘发明’新的抗生素合成基因，消灭竞争对手和新的抗生物耐药基因，来保护它们自己。这些细菌竞争是大量遗传资源的来源地。”

通过检测来自抗18种抗生素的儿童的肠道细菌DNA，科学家们鉴定了新的耐药基因。他们鉴定的基因能够破坏除4种药物之外的所有药物。结果发现，许多耐药基因聚集在某些DNA片段上，这些DNA片段很容易从一个细菌转移到另外一个细菌上。

儿童在出生时，他们的肠道缺乏细菌。科学家们指出，婴儿通过从他们环境中摄食细菌，建立了他们的肠道细菌群落，例如，从在地板上爬行到将玩具和其它物体放入他们嘴中，到护理和与他们的主要照顾者之间的接触。

Dantas和他的同事们已经是功能性宏基因组学发展的领先者，在这个领域，科学家们能够鉴定和分析来自一个细菌群落的DNA。科学家们不是仅仅将注意力集中在个体培养组织或者来自DNA序列的计算机预测功能，而是实验性地筛选特殊功能的DNA，例如抗生素耐药性。

Dantas的主要研究兴趣是，微生物抗性的生态学和进化。根据疾病控制和预防中心的一项最新报道，耐抗生素的感染能引起至少2百万的疾病和每年23000的死亡，加上200亿的卫生保健成本。Dantas指出，青霉素抗性菌Staphylococcus aureus，是最危险的抗生素耐药细菌之一，目前在美国引起了比HIV还高的死亡人数。科学家们利用resistome（耐药基因组）这个术语来指一个细菌群落的集体抗生素耐药基因。

“在来自我们所研究的每个儿童的细菌中，有相当多的耐药基因，”Dantas说。“即使在只有6个月大的儿童中，也是这样。当我们将他们的耐药基因组与较大儿童的进行比较时，似乎没有太大差异。”

Dantas的结果必须通过补充实验进行验证，但是也表明肠道中的耐药基因组可能比细菌群落中的物种分布能够更快速的稳定下来。后者能够从出生后稳定3年，但是研究表明耐药基因组可能早在出生后6个月就已被设置。

“这项研究揭示了不同儿童生命中一个单点上的抗生素耐药基因的一个快照，”他说。“我们正在通过获取来自相同儿童在他们生命多个时间点上的样本，分析耐药基因组的发展。”（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Pediatric Fecal Microbiota Harbor Diverse and Novel Antibiotic Resistance Genes
Abstract：Emerging antibiotic resistance threatens human health. Gut microbes are an epidemiologically important reservoir of resistance genes (resistome), yet prior studies indicate that the true diversity of gut-associated resistomes has been underestimated. To deeply characterize the pediatric gut-associated resistome, we created metagenomic recombinant libraries in an Escherichia coli host using fecal DNA from 22 healthy infants and children (most without recent antibiotic exposure), and performed functional selections for resistance to 18 antibiotics from eight drug classes. Resistance-conferring DNA fragments were sequenced (Illumina HiSeq 2000), and reads assembled and annotated with the PARFuMS computational pipeline. Resistance to 14 of the 18 antibiotics was found in stools of infants and children. Recovered genes included chloramphenicol acetyltransferases, drug-resistant dihydrofolate reductases, rRNA methyltransferases, transcriptional regulators, multidrug efflux pumps, and every major class of beta-lactamase, aminoglycoside-modifying enzyme, and tetracycline resistance protein. Many resistance-conferring sequences were mobilizable; some had low identity to any known organism, emphasizing cryptic organisms as potentially important resistance reservoirs. We functionally confirmed three novel resistance genes, including a 16S rRNA methylase conferring aminoglycoside resistance, and two tetracycline-resistance proteins nearly identical to a bifidobacterial MFS transporter (B. longum s. longum JDM301). We provide the first report to our knowledge of resistance to folate-synthesis inhibitors conferred by a predicted Nudix hydrolase (part of the folate synthesis pathway). This functional metagenomic survey of gut-associated resistomes, the largest of its kind to date, demonstrates that fecal resistomes of healthy children are far more diverse than previously suspected, that clinically relevant resistance genes are present even without recent selective antibiotic pressure in the human host, and that cryptic gut microbes are an important resistance reservoir. The observed transferability of gut-associated resistance genes to a gram-negative (E. coli) host also suggests that the potential for gut-associated resistomes to threaten human health by mediating antibiotic resistance in pathogens warrants further investigation.