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Science:重点关注!近七成的感染是由21个基因克隆或家族树的“分支”引起的

一项新的研究发现,铜绿假单胞菌是一种环境细菌,可以引起毁灭性的耐多药感染,特别是对有潜在肺部疾病的人。这种细菌在过去200年里迅速进化,然后在全球传播,这可能是由人类行为的变化驱动的。

铜绿假单胞菌每年在全世界造成50多万人死亡,其中30多万人与抗菌素耐药性(AMR)有关。患有COPD(吸烟相关肺损伤)、囊性纤维化(CF)和非CF性支气管扩张等疾病的人尤其容易受到影响。

铜绿假单胞菌是如何从一种环境生物进化成一种专门的人类病原体的,这在以前并不为人所知。为了调查这一点,由剑桥大学科学家领导的一个国际团队检查了来自世界各地受感染个体、动物和环境的近1万个样本的DNA数据。他们的研究结果发表在今天的《科学》杂志上

通过绘制数据图,该团队能够创建系统发育树——“家谱”,显示样本中的细菌是如何相互关联的。值得注意的是,他们发现近七成的感染是由21个基因克隆或家族树的“分支”引起的,这些克隆迅速进化(通过从邻近细菌获得新基因),然后在过去200年里传播到全球。这种传播很可能是由于人们开始生活在人口稠密的地区,那里的空气污染使我们的肺部更容易受到感染,感染传播的机会也更多。

这些流行病克隆对感染特定类型的患者具有内在的偏好,其中一些偏爱CF患者和其他非CF个体。事实证明,这种细菌可以利用CF患者中一种以前未知的免疫缺陷,使它们能够在巨噬细胞中存活。巨噬细胞是一种“吃掉”入侵生物、将其分解并阻止感染扩散的细胞。但是CF患者免疫系统中一个以前未知的缺陷意味着,一旦巨噬细胞“吞下”铜绿假单胞菌,它就无法摆脱它。

在感染肺部后,这些细菌会以不同的方式进化,变得更加适合特定的肺部环境。结果是,某些克隆可以在CF患者中传播,而其他克隆可以在非CF患者中传播,但几乎不会在CF和非CF患者组之间传播。

剑桥大学英国囊性纤维化创新中心主任、皇家帕普沃斯医院NHS基金会信托基金主任、该研究的资深作者安德烈斯·弗洛托教授说:“我们对假单胞菌的研究教会了我们关于囊性纤维化生物学的新知识,并揭示了我们在这种和潜在的其他情况下提高对入侵细菌免疫力的重要方法。”

“从临床角度来看,这项研究揭示了关于假单胞菌的重要信息。人们一直关注的是这种感染在CF患者之间传播的容易程度,但我们已经证明,它也可以在其他患者之间轻松传播。这对医院的感染控制产生了非常重要的影响,在医院,感染者与可能非常脆弱的人一起住在开放病房的情况并不罕见。

“在皇家帕普沃斯医院,我们非常幸运,我们有单间,我们已经开发并评估了一种新的空气处理系统,以减少空气中的细菌数量,保护所有病人。”

剑桥大学Victor Phillip Dahdaleh心肺研究所的Aaron Weimann博士是这项研究的第一作者,他说:“这些细菌进化的速度非常惊人,它们可以成为流行病,它们如何专门针对特定的肺部环境。”我们真的需要对所有高危患者群体进行系统、主动的筛查,以发现并希望防止更多流行病克隆的出现。”

这项研究是由惠康基金会和英国囊性纤维化基金会资助的。


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