作者:王静 来源:中国科学报 发布时间:2013-9-11 8:49:35
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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
 
■本报记者 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(论文摘要)。
 
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)
 
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