不是一个菌在战斗，抗生素耐药基因水平转移网络催生“超级细菌“

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不是一个菌在战斗，抗生素耐药基因水平转移网络催生“超级细菌“
作者：段云峰 2016-09-19
导读
         这几天，超级细菌攻克1000倍浓度抗生素的文章刷爆了朋友圈。这是人们第一次直观的看到超级细菌的厉害，也让人们意识到抗生素这个对抗细菌的利器正在逐步丧失其优势。随着抗生素的广泛使用、甚至是滥用，细菌的抗药性正在逐步增强。
关键字：  超级细菌
        这几天，超级细菌攻克1000倍浓度抗生素的文章刷爆了朋友圈。这是人们第一次直观的看到超级细菌的厉害，也让人们意识到抗生素这个对抗细菌的利器正在逐步丧失其优势。随着抗生素的广泛使用、甚至是滥用，细菌的抗药性正在逐步增强。
        虽然，英国医生弗莱明(Alexander Fleming)于1928年发明了青霉素(盘尼西林)并且在改变现代人医疗卫生上做出了巨大的贡献，使人类进入了抗生素的时代。但是，抗生素也是一把双刃剑。近年来，细菌耐药已经成为全球公共健康所面临的重要挑战。携带NDM-1、MCR-1等耐药基因的“超级细菌”大量出现令人闻之色变，而人类研发抗生素的速度远远赶不上细菌的耐药性的出现。
        细菌出现耐药，与大量耐药基因的出现有关。一个菌出现耐药基因并不可怕，可怕的是它会把这个基因再提供给其它细菌，提供给其它细菌也就算了，更可怕的是一旦转移到致病菌身上就可能引起抗生素控制不住的疾病。耐药基因还能够在细菌，人体和动物肠道菌群之间传播。目前，人们并不清楚耐药基因尤其是具有水平转移能力的高风险等级的耐药基因是如何传播的。
        近期，中科院微生物所朱宝利研究员作为通讯作者发表在美国微生物学会(ASM)旗下期刊Applied and Environmental Microbiology上的文章揭示了具有水平转移能力的耐药基因在细菌，人类和动物体内的传播网络。
        他们对23000余个已知细菌基因组、980万个已公布人体肠道细菌基因、测序获得的30万个养殖动物肠道细菌基因中的高风险等级可移动性耐药基因进行了全面分析。研究发现，可移动性耐药基因主要存在于4个细菌门当中的790个细菌种之中，其丰度和转移频率在变形菌门中显著富集。这些耐药基因在细菌间的近期转移形成了一张巨大的网络，由703个细菌种、16859个种间配对所组成。
        对该网络进行解析，发现细菌个体间耐药基因的转移由细菌种属进化关系所主导，又同时受制于生态屏障;这一规律同样适用于耐药基因在人体和动物肠道细菌群体水平上的转移。
        进一步分析发现，41个人体和动物肠道菌群间相互转移的耐药基因中的33个存在于多种人体病原细菌中。
        研究发现，系统发生学及生态学是移动性抗生素耐药基因传播的动力，人类及动物肠道菌群共享的移动性抗生素耐药基因在许多人类致病菌中也存在。该研究首次以基因组学大数据为依托，深入解析了耐药基因在细菌间的传播网络和规律，对深入认识细菌耐药性的进化、细菌耐药的形成机制等具有重要意义。
        朱宝利课题组长期致力于细菌耐药基因组学研究，先后在Nature Communications、Lancet Infectious Diseases等杂志发表系列研究工作，揭示了耐药基因在病原细菌、人体肠道菌群中的分布及传播途径和机制等。
        2013年，朱宝利课题组胡永飞、杨犀等对来自三个不同国家(丹麦、西班牙、中国)的162个健康人肠道微生物元基因组(Metagenome)中的耐药基因进行了深入分析。从他们构建的人体肠道微生物基因的数据集中鉴别出1093个耐药基因，发现，人体肠道微生物中耐药基因的比例最高，耐药基因更倾向于存在某些特定的细菌门，如变形菌门。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。中国人肠道微生物耐药基因的丰度最高，西班牙人居中，丹麦人最低。对耐药基因单核苷酸多态性的聚类分析表明中国人肠道耐药基因不同于丹麦和西班牙人，进一步分析发现，无论在哪个国家人群中，四环素耐药基因型的丰度都是最高的。

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