耐药性基因MCR-1已从中国养猪场扩散至全世界

 

作者 徐净

 
 
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近日,抗生素耐药性问题再次浮上讨论热点,根据伦敦大学学院(UCL)和北京大学人民医院发表在《Nature Communications》的一项研究指出,一种抗生素耐药性基因mcr-1,已经从中国的养猪场传播到世界各地的病人当中。(原文连结

研究显示,目前已扩散至全球各地的mcr-1基因的起源,可以追溯至2005年发生的一个特殊事件—当时,mcr-1基因从猪转移到影响人类的病原体当中。

研究第一作者、UCL遗传学、进化与环境教授Francois Balloux表示,“mcr-1在全球扩散的速度著实令人惊讶。”

mcr-1基因使细菌对多粘菌素(Polymyxin)产生耐药性,多粘菌素是为数不多能够有效应对多重耐药性感染的药物之一。它在上世纪50年代被发现,但是因为其严重的副作用,所以直到最近才被主要应用在养猪业。随著最近抗生素耐药性的增加,它现在在临床上已经被广泛当作治疗感染的最后一道防线,例如对抗大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)。

Balloux教授指出,“mcr-1产生的耐药性相对较低,与mcr-1相关的感染仍然可以被多粘菌素治疗,但是需要很高的剂量,而这对患者是有明显伤害的,因为多粘菌素具有毒性。如果出现多粘菌素耐药性高于mcr-1的分子,并大规模传播的话,这会使情况更加糟糕。”

mcr-1基因是移动且质体(plasmid)携带的,也就是说它可以从一种细菌输送到另一种细菌,甚至是两个不同的物种,并产生针对多粘菌素的耐药性。mcr-1于2016年在中国被首次确认,人们很快意识到它已经蔓延至全球了,但是它的准确起源和扩散路径尚未确定。

该研究团队透过对来自五大洲的人和农场动物的457个mcr-1阳性基因体序列进行了详尽的资料分析,对110种细菌的基因体进行定序,并系统性地挖掘了公开可用资料库中的基因体资料。

利用新型计算工具对这些资料进行了分析,从可靠的记录中发现了mcr-1出现的单一事件,准确地追溯到上世纪初中期的中国的养猪厂。他们还重建了mcr-1透过搭载各种细菌移动基因,传播到各种细菌病原体中并在全球范围内传播的过程。

图说: a. 全球耐药性基因mcr-1在全球分布情况 b. 最新研究耐药性基因mcr-1中国分布情况 c. 发现耐药性基因取样各年份数量对比  图片来源: Nature Communications

图说:
a. 全球耐药性基因mcr-1在全球分布情况
b. 最新研究耐药性基因mcr-1中国分布情况
c. 发现耐药性基因取样各年份数量对比

图片来源: Nature Communications

该研究首次重现了抗生素耐药性的出现和传播,并为利用基因工具提升全球抗生素耐药性监控开闢了新的道路。

全世界的医院都在为日益增长的、难以治疗的抗生素耐药性细菌感染而发愁。世界卫生组织发出了后抗生素时代的警告,即轻微的感染都可能变得无法治疗。英国公共卫生署预测,到2050年时,抗生素耐药性可能会导致每年1,000万人死亡,并给全球经济造成66万亿英磅的损失。

Balloux教授说道,「目前关于牲畜养殖中使用抗菌剂是否会导致抗生素耐药性公共健康危机并未达到共识。也就是说,在农业中使用抗菌剂不仅仅是科学问题,也是必须要解决的社会和经济问题。」

“考虑到现阶段非常缺乏新的抗生素,我们最好的希望是管理好现有的药物来避免当前的公众健康危机,利用好细菌基因体定序的潜力,并将其运用于改善监测和诊断工具。”

UCL的Lucy van Dorp博士指出,“我们的研究表明,对成百上千种耐药性细菌进行分析以追踪危险的耐药性基因如何扩散至全世界是有价值的。透过解读这些细菌的遗传密码,我们发现不仅能够预测mcr-1从何地开始扩散,还能知道它从何时开始扩散。这一点非常重要,因为mcr-1从出现到在全球不同种类细菌中传播只用了仅仅十年,显示出了这些抗性基因极易传播的特性。”

研究人员之一Liam Shaw并预测,“我们的研究表明,mcr-1出现在一个可动遗传因子之后仅仅十年就已遍佈全球。虽然我们还不知道它的准确传播路径,但是我们可以推测,其他的抗菌素耐药性(AMR)基因也将会以类似的方式传播。这表明,AMR是真正的全球威胁,需要国际合作来应对。”

 

本文原作者:徐净 《环球生技月刊》


然而,事件首次引起中外科学家注意的是,2015年由华南农业大学、中国农业大学以及英国布里斯托尔大学等在《The Lancet Infectious Diseases》杂志发表的联合研究报告。研究人员分析猪肉、鸡肉以及人类患者身上采集的细菌样本发现,存在一种特殊基因MCR-1,携带该基因的细菌对多粘菌素表现出强耐药性,并且这种耐药性还能够快速转移至其他菌株。随着人类对抗生素的使用愈加频繁,细菌的耐药性问题也日益凸显,目前抗菌能力最强的多粘菌素被视为抗生素“最后一道防线”。当青霉素、四环素等传统抗生素逐渐失效时,医护人员只能选择多粘菌素。研究人员认为,MCR-1将使多粘菌素也丧失效力。(原文来源


什么是MCR-1?

MCR-1是第一种通过mcr-1基因对粘杆菌素(一种多粘菌素和最后一线用药)产生质粒主导(plasmid-mediated)抗生素抗药性的遗传机制。此机制最早于2015年11月时在中国猪隻中带有的大肠杆菌SHP45型发现,之后并由马来西亚、英国、中国、欧洲和美国等不同研究单位在人类检体中发现。本机制也是首个可在细菌间以基因水平转移传播的抗多粘菌素机制。 (原文来源

 
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