Nature子刊：无害菌之间基因交换引起抗生素耐药性

目前，一个国际研究团队发现，一种无害的细菌之间发生的遗传物质交换，可能引起肺炎、菌血症和脑膜炎等疾病治疗中出现的抗生素耐药性。这一研究成果发表在2014年2月份的《Nature Genetics》杂志上，可能有助于设计更好的策略，来处理抗生素耐药性的出现。

　　

生物通报道：目前，英国、泰国、柬埔寨和芬兰的研究人员组成的研究团队发现，一种无害的细菌，可能是肺炎、菌血症和脑膜炎等疾病治疗中出现的抗生素耐药性的一个来源。这一研究成果发表在2014年2月份的《Nature Genetics》杂志上，可能有助于设计更好的策略，来处理抗生素耐药性的出现。
    肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）是一种球状的革兰氏阴性菌，5%~10%正常人上呼吸道中携带此菌。荚膜（capsule）是肺炎链球菌主要的致病因素，无荚膜的变异株无毒力。有荚膜的肺炎球菌可抵抗吞噬细胞的吞噬，是引起人类疾病的重要病原菌。虽然目前已有针对肺炎链球菌的疫苗，但它仍然可以通过在重组（Recombination）过程中交换其DNA，而规避疫苗的作用。
    在这项研究中，在一所难民营所收集的3000份以上样本中，最常见的肺炎链球菌是一种看似无害的菌株（称为非典型性或NT）。这个菌株虽然无害，但是与其他更有危害性的细菌相比，能以更快的速度交换DNA，包括携带耐药性基因的DNA。
    本文的资深作者、英国桑格研究院的Stephen Bentley教授称：“疫苗接种程序，已经对耐药性肺炎链球菌的感染速度，产生了非常积极的影响，但是我们必须保持警惕，因为这种病原体是一位适应大师，有可能克服我们企图控制它所做的尝试。这项研究表明，如果我们想有效地处理耐药性，我们就必须跟踪这种肺炎链球菌——我们绝对不能忽略它。”
    该研究团队对来自缅甸和泰国之间边境的一个难民营近1000名婴儿和母亲的超过3000份肺炎链球菌样本，进行了全基因组测序，以了解在健康带菌和人-人细菌传播期间细菌的进化情况。在发展中国家，携带肺炎链球菌的人的比例往往更大，同样肺炎球菌疾病的发病率也更高。

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    研究人员发现，这种细菌的最常见形式很少引起疾病，因为它们缺乏致病菌所覆盖的糖荚膜。然而，一个荚膜的缺乏却意味着，与包裹有糖荚膜的那些细菌相比，NT肺炎双球菌可以更容易地交换DNA。
    该研究团队发现，在抗生素耐药性相关的基因组区域中，DNA交换异常的高。他们发现，基因组中抗生素耐药性区域的交换，能够介导β-内酰胺类抗生素主要家族（ß-Lactam antibiotics，包括青霉素）耐药性的传播。这与20世纪90年代以来β-内酰胺类抗生素在该地区的过度使用是一致的。
    本文的第一作者、桑格研究院的Claire Chewapreecha说：“这种全基因组测序，以更高的分析度解析了重组过程及其对于细菌种群进化的影响。抗生素耐药性基因库依然令人担忧，因为它能够使病原体种群更迅速地适应抗生素。”
    当前的疫苗能够靶定这些有害细菌的糖荚膜。因为NT肺炎双球菌并没有糖荚膜，所以，目前的疫苗不能阻止耐药性基因从NT肺炎球菌中转移的可能性。
    泰国玛希隆大学Shoklo疟疾研究机构的Paul Turner博士表示：“这些没有荚膜的NT肺炎球菌，是我们对抗耐药性的一个真正问题。有两个NT肺炎球菌的问题，首先是DNA交换的普遍性，尤其是抗药性遗传物质，其次是，当前的疫苗不能对抗它——这是一个危险的组合。本研究将帮助研究团队开发未来的干预策略。”（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Dense genomic sampling identifies highways of pneumococcal recombination
Abstract: Evasion of clinical interventions by Streptococcus pneumoniae occurs through selection of non-susceptible genomic variants. We report whole-genome sequencing of 3,085 pneumococcal carriage isolates from a 2.4-km2 refugee camp. This sequencing provides unprecedented resolution of the process of recombination and its impact on population evolution. Genomic recombination hotspots show remarkable consistency between lineages, indicating common selective pressures acting at certain loci, particularly those associated with antibiotic resistance. Temporal changes in antibiotic consumption are reflected in changes in recombination trends, demonstrating rapid spread of resistance when selective pressure is high. The highest frequencies of receipt and donation of recombined DNA fragments were observed in non-encapsulated lineages, implying that this largely overlooked pneumococcal group, which is beyond the reach of current vaccines, may have a major role in genetic exchange and the adaptation of the species as a whole. These findings advance understanding of pneumococcal population dynamics and provide information for the design of future intervention strategies.