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2号站注册登录基因侦探:追踪德国大肠杆菌爆发的真正元凶

未知

 

 
最近德国爆发的大肠杆菌的基因组揭示了这种致命菌株的重要起源。这种细菌是在德国豆芽中发现的,但它并不像最初怀疑的那样来自动物的肠道,而是来自人类。
 
人类正与使我们生病的细菌、病毒和其他微生物进行着无休止的斗争。新的基因,如毒素,可以使细菌毒性更强,并导致更严重的疾病,就像我们在德国爆发疫情时看到的那样。
 
我们对付这些微生物的武器包括药物、疫苗、卫生设施和个人卫生。但是共享基因信息的能力是细菌兵工厂的头号武器。
 
通过DNA了解细菌
 
我们经常听说人类遗传学和人类基因组计划,但是细菌基因组学——通过完整的DNA序列研究细菌——已经存在了很长时间。
 
细菌基因组测序为我们提供了细菌所拥有的所有基因的完整图像,这些基因可以对人类健康产生重大影响。
 
它帮助我们跟踪细菌的运动,并识别其弱点,从而使我们能够设计新的药物和疫苗。
 
就像人类的DNA指纹将个人与犯罪现场联系起来一样,我们可以使用细菌的DNA指纹将潜在的细菌来源与特定的感染和疫情联系起来。
 
通过识别特定细菌DNA中的基因编码,我们可以预测它对人类健康的危害有多大,它可能如何传播,以及它可能会对什么药物产生抗药性。
 
既然细菌很容易共享DNA,我们也可以研究不同的DNA片段从何而来,这可以为我们提供细菌起源的线索。
 
德国大肠杆菌调查的信息共享
 
目前正在进行的德国大肠杆菌疫情是首次利用该技术在全基因组水平上研究食源性疾病暴发的原因。
 
世界各地的专家在网上分享了他们的数据,而不是让多位科学家在各自的研究领域进行分析。

6月2日,华大基因(原北京基因组研究所)在中国发布了首个与德国疫情相关菌株的基因组序列数据。
 
几天之内,另外两个菌株的基因组数据被公布,截至6月23日,共有9个基因组可用。
 
所有这些数据都向公众公布,并储存在可公开访问的数据库中,这促使全世界的细菌基因组学家进行了一系列分析。
 
在几个小时内,科学家们开始发布对爆发病毒基因组的分析,2号站为了解爆发病毒株的基因组提供了新的视角。
 
这些分析师包括许多像我一样的人,他们不为任何负责疫情控制的机构工作。这种结果和分析的公共共享被称为“众包”。
 
在德国爆发的大肠杆菌疫情中,群策群力使科学家能够确定毒素的来源,以及对人类健康有问题的抗生素抗性基因。
 
爆发的教训
 
德国爆发的大肠杆菌菌株的关键谜题是它不同寻常的基因组合。
 
它携带编码志贺氏毒素的基因,这使得它比一般的腹泻感染更严重。但它没有携带其他通常与其引起的症状相关的基因(来自肠出血性大肠杆菌或肠出血性大肠杆菌的基因)。
 
相反,它携带了一些来自肠致病性大肠杆菌(EAEC)的基因,这种大肠杆菌通常会导致儿童短暂的腹泻。
 
这些基因与“聚集黏附”有关,这使得细菌能够很容易地粘附在人类和其他细胞上。
 
但目前尚不清楚,暴发株是携带了一些聚集黏附基因的肠出血性大肠杆菌,还是携带了一些肠出血性大肠杆菌基因的肠出血性大肠杆菌。
 
甚至有人认为这是一种全新的细菌,不同于以往所见。
 
对爆发菌株DNA的公开分析表明,它实际上是一种肠道致病菌大肠杆菌(EAEC),通过噬菌体(能够将自身DNA和毒素整合到细菌基因组中的病毒)获得志贺氏杆菌毒素。
 
事实上,它与10年前从一名患腹泻的儿童身上分离出的大肠杆菌基因组几乎完全相同,只是新的爆发株获得了这种毒素。令人担忧的是,它可以抵抗大量的抗生素。
 
虽然肠出血性大肠杆菌在动物中很常见(其爆发通常可以追溯到牛),但肠出血性大肠杆菌只在人类中发现过。这次爆发与人类粪便污染食物链有关,而不是牛的粪便。因此,罪魁祸首可能是卫生,而不是农业实践。
 
但豆芽是如何被污染的仍然是个谜。农场的几名工人感染了这种病毒,但很难判断他们是在工作中感染的,还是其中一人可能是最初的污染源。
 
前进的道路
 
众包分析为未来传染病的理解和疫情调查提供了很大的希望。
 
有趣的是,尽管各机构之间——甚至在欧盟内部——共享疫情信息的漏洞已经被发现,但共享DNA序列数据却能够如此迅速和公开地发生。
 
但是这种开放的分析提出了关于序列数据所有权的其他问题,特别是基于分析的研究文章的作者。
 
数据问题已经得到华大基因的澄清。华大基因是在“知识共享0”许可下发布其数据的,允许完全自由使用和发布,而无需署名。
 
但是,通过博客和维基公开发表分析结果可能会影响科学家以后在同行评议的科学期刊上发表更完整分析结果的能力。
 
如果我们要赢得这场对抗传染病爆发的战争,2号站代理基因组学和公共卫生界仍然有一些关于信息自由流动的教训要从这些细菌中学习。

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