中国首次鉴别出人体肠道中1093个耐药基因

　　

抗生素滥用：国人肠道微生物耐药基因比高

 
■记者 王静
 
9月的北京，终于迎来了秋高气爽的好天气。这几天，中科院微生物所博士生杨犀的心情，正如这惬意的天气一样，变得明亮起来。
 
两年多来，每天走进实验室，他要面对计算机屏幕上成千上万个肠道微生物不同基因的组合条码，分辨其不同之处，并提取相同的点位。这一度让他和师兄胡永飞以及导师朱宝利烦闷之极。
 
直到刚刚过去的8月底，枯燥的组合字母终于放射出喜悦的光芒。他们在国际上首次鉴别出人体肠道中的1093个耐药基因，研究成果在《自然—通讯》杂志上发表。
 
驱散耐药迷雾
 
“人体肠道中栖息着种类繁多的微生物，其数量超过人体自身细胞的10倍以上。这些微生物的基因组蕴含着大量的遗传信息，被学术界称为‘人体的第二个基因组’。但这些基因组作为耐药基因的‘储存库’并未明晰，因而成为我们努力的方向。”朱宝利回忆说，很快他们便得到了国家自然科学基金委和北京市科委的支持。
 
胡永飞是朱宝利的助理研究员。他告诉记者，两年前，为了弄清人体肠道微生物的耐药基因，课题组与华大基因合作，获得了丹麦、西班牙和中国162位健康人的肠道微生物的元基因组。据此，课题组首先建立了一个含有400万个人体肠道微生物基因的数据集。
 
作为朱宝利的博士生，杨犀走进实验室的第一项任务就是，在胡永飞的指导下从该数据集中鉴别耐药基因。
 
“两年多来，我们的很多精力都用在鉴定方法的研究和确保方法的正确上。从海量的基因数据库中摸索一套可靠的鉴定方法，成为摆在我们面前的最大难题。”胡永飞说。
 
当他们在国际上首次鉴别出了1093个耐药基因的图谱后，又将其分成149个不同的耐药基因型，进行深入分析。研究发现，中国人肠道中含有70个耐药基因型，丹麦人45个，西班牙人49个。
 
随后，课题组在对耐药基因单核苷酸多态性进行分析后认为，中国人肠道耐药基因之所以不同于丹麦人和西班牙人，一方面是因为后两者同属欧洲国家人口，差异可能产生于肠道内细菌群的不同；另一方面，可能因不同地域抗生素使用不同所致。
 
四环素耐药最普遍
 
课题组在分析中还发现，无论哪个国家人群，四环素耐药基因型的丰度都很高。为此，他们构建了3个健康人肠道元基因组的Fosmid文库（20万克隆），并利用不同的抗生素对文库进行筛选。结果证实，具有四环素抗性的克隆数比例最高。
 
与此同时，课题组对欧洲20个国家近10年抗生素的使用情况进行了统计分析。结果显示，一直以来，四环素类抗生素在动物中的使用量，包括在畜牧养殖中的使用量显著高于其他抗生素，而临床上使用量很少。他们据此推测，人体肠道微生物中的耐药基因，尤其是高丰度的耐药基因，可能与兽用抗生素的使用量相关。
 
不过，让朱宝利遗憾的是，他们没有拿到中国抗生素使用情况的官方数据。
 
与超级细菌斗争
 
抗生素滥用是全球面临的风险。2010年，科学家分离出对所有抗生素均具有耐药性的超级细菌——NDM-1。这引发了人们的普遍担忧：死亡会不会在某一天突然来袭？
 
不过，在朱宝利看来，两年多过去了，虽然超级细菌不断“作案”，但他现在认为“并没有那么可怕”。
 
“所谓耐药基因，是指细菌慢慢适应药物环境后，能与药物的遗传信息结合产生变异。具体而言，是指NDM-1能分解目前人类制造的所有抗生素，再经重组、不断复制扩张后产生抗药性。因此，使用抗生素越多的人或动物，体内细菌的适应性越强。”胡永飞介绍说。
 
朱宝利则向记者阐述了一种对抗耐药性的新思路：“虽然超级细菌有能力链接各种抗生素的基因，但其体积也会随之增加，达到一定程度后便不堪重负。如果每隔一段时间更换一批新的抗生素，轮番上阵与耐药基因对抗，抗生素应该也能继续发挥较好的保护作用。” （原标题《追寻1093个肠道耐药基因的日夜》）
 
《中国科学报》 (2013-09-11 第4版 综合)