■本報(bào)記者 王靜
9月的北京,,終于迎來(lái)了秋高氣爽的好天氣。這幾天,,中科院微生物所博士生楊犀的心情,,正如這愜意的天氣一樣,變得明亮起來(lái),。
兩年多來(lái),,每天走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,他要面對(duì)計(jì)算機(jī)屏幕上成千上萬(wàn)個(gè)腸道微生物不同基因的組合條碼,分辨其不同之處,,并提取相同的點(diǎn)位,。這一度讓他和師兄胡永飛以及導(dǎo)師朱寶利煩悶之極。
直到剛剛過(guò)去的8月底,,枯燥的組合字母終于放射出喜悅的光芒,。他們?cè)趪?guó)際上首次鑒別出人體腸道中的1093個(gè)耐藥基因,研究成果在《自然—通訊》雜志上發(fā)表,。
驅(qū)散耐藥迷霧
“人體腸道中棲息著種類繁多的微生物,,其數(shù)量超過(guò)人體自身細(xì)胞的10倍以上。這些微生物的基因組蘊(yùn)含著大量的遺傳信息,,被學(xué)術(shù)界稱為‘人體的第二個(gè)基因組’,。但這些基因組作為耐藥基因的‘儲(chǔ)存庫(kù)’并未明晰,因而成為我們努力的方向,?!敝鞂毨貞浾f(shuō),很快他們便得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和北京市科委的支持,。
胡永飛是朱寶利的助理研究員,。他告訴記者,兩年前,,為了弄清人體腸道微生物的耐藥基因,,課題組與華大基因合作,獲得了丹麥,、西班牙和中國(guó)162位健康人的腸道微生物的元基因組,。據(jù)此,,課題組首先建立了一個(gè)含有400萬(wàn)個(gè)人體腸道微生物基因的數(shù)據(jù)集,。
作為朱寶利的博士生,楊犀走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的第一項(xiàng)任務(wù)就是,,在胡永飛的指導(dǎo)下從該數(shù)據(jù)集中鑒別耐藥基因,。
“兩年多來(lái),我們的很多精力都用在鑒定方法的研究和確保方法的正確上,。從海量的基因數(shù)據(jù)庫(kù)中摸索一套可靠的鑒定方法,,成為擺在我們面前的最大難題?!焙里w說(shuō),。
當(dāng)他們?cè)趪?guó)際上首次鑒別出了1093個(gè)耐藥基因的圖譜后,又將其分成149個(gè)不同的耐藥基因型,,進(jìn)行深入分析,。研究發(fā)現(xiàn),中國(guó)人腸道中含有70個(gè)耐藥基因型,丹麥人45個(gè),,西班牙人49個(gè),。
隨后,課題組在對(duì)耐藥基因單核苷酸多態(tài)性進(jìn)行分析后認(rèn)為,,中國(guó)人腸道耐藥基因之所以不同于丹麥人和西班牙人,,一方面是因?yàn)楹髢烧咄瑢贇W洲國(guó)家人口,差異可能產(chǎn)生于腸道內(nèi)細(xì)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。
四環(huán)素耐藥最普遍
課題組在分析中還發(fā)現(xiàn),,無(wú)論哪個(gè)國(guó)家人群,,四環(huán)素耐藥基因型的豐度都很高。為此,,他們構(gòu)建了3個(gè)健康人腸道元基因組的Fosmid文庫(kù)(20萬(wàn)克?。⒗貌煌目股貙?duì)文庫(kù)進(jìn)行篩選,。結(jié)果證實(shí),,具有四環(huán)素抗性的克隆數(shù)比例最高。
與此同時(shí),,課題組對(duì)歐洲20個(gè)國(guó)家近10年抗生素的使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,。結(jié)果顯示,一直以來(lái),,四環(huán)素類抗生素在動(dòng)物中的使用量,,包括在畜牧養(yǎng)殖中的使用量顯著高于其他抗生素,而臨床上使用量很少,。他們據(jù)此推測(cè),,人體腸道微生物中的耐藥基因,尤其是高豐度的耐藥基因,,可能與獸用抗生素的使用量相關(guān),。
不過(guò),讓朱寶利遺憾的是,,他們沒(méi)有拿到中國(guó)抗生素使用情況的官方數(shù)據(jù),。
與超級(jí)細(xì)菌斗爭(zhēng)
抗生素濫用是全球面臨的風(fēng)險(xiǎn)。2010年,,科學(xué)家分離出對(duì)所有抗生素均具有耐藥性的超級(jí)細(xì)菌——NDM-1,。這引發(fā)了人們的普遍擔(dān)憂:死亡會(huì)不會(huì)在某一天突然來(lái)襲?
不過(guò),,在朱寶利看來(lái),,兩年多過(guò)去了,,雖然超級(jí)細(xì)菌不斷“作案”,但他現(xiàn)在認(rèn)為“并沒(méi)有那么可怕”,。
“所謂耐藥基因,,是指細(xì)菌慢慢適應(yīng)藥物環(huán)境后,能與藥物的遺傳信息結(jié)合產(chǎn)生變異,。具體而言,,是指NDM-1能分解目前人類制造的所有抗生素,再經(jīng)重組,、不斷復(fù)制擴(kuò)張后產(chǎn)生抗藥性,。因此,使用抗生素越多的人或動(dòng)物,,體內(nèi)細(xì)菌的適應(yīng)性越強(qiáng),。”胡永飛介紹說(shuō),。
朱寶利則向記者闡述了一種對(duì)抗耐藥性的新思路:“雖然超級(jí)細(xì)菌有能力鏈接各種抗生素的基因,,但其體積也會(huì)隨之增加,達(dá)到一定程度后便不堪重負(fù),。如果每隔一段時(shí)間更換一批新的抗生素,,輪番上陣與耐藥基因?qū)梗股貞?yīng)該也能繼續(xù)發(fā)揮較好的保護(hù)作用,?!?