细菌“超级细菌”正变得越来越强大。一项对来自不同结核病分离株的1000个基因组进行的分析表明,俄罗斯的结核病(TB)菌株携带的突变不仅使其对抗生素产生耐药性,还帮助它们更有效地传播——这是迄今为止对单一细菌物种进行的最大规模的全基因组研究之一。
结核病由细菌结核分枝杆菌引起,在苏联解体及其卫生系统崩溃后,于1990年代初在俄罗斯和其他前苏联国家爆发。与此同时,一些患者接受的不完整的抗生素疗法引发了普遍的耐药性。但是,最近一项关于俄罗斯结核病病例的研究,今天发表在自然遗传学上,表明这种“计划性”失败可能不是该地区耐药性结核病上升的唯一解释——生物学因素也起着重要作用。
作为在俄罗斯莫斯科东南部约1000公里的萨马拉地区研究猖獗的耐药性结核病长期努力的一部分,研究人员从2348名患者身上收集了结核病分离株,并对其中1000个分离株的整个基因组进行了测序。这使该团队能够识别出以前未知的与抗生素耐药性相关的突变,以及提高耐药性结核病传播能力的“补偿性突变”。
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近一半的结核病分离株具有多重耐药性,这意味着它们对治疗大多数结核病感染的两种常用的一线抗生素具有抵抗力,而其中16%的分离株还携带使其对“二线”药物具有抵抗力的突变。这些感染的治疗费用更高,并且接受无效药物的患者更容易传播结核病。
“这确实增加了一层额外的担忧,因为人们曾经假设,如果你能解决计划性的弱点,你就能解决耐药性结核病的问题,”该研究的主要作者、伦敦玛丽女王大学的微生物学家Francis Drobniewski说。“但这也似乎是一个生物学问题。”
瑞士日内瓦世界卫生组织的流行病学家克里斯托弗·戴说:“尽管我们知道俄罗斯结核病耐药性的一般情况,但这些新发现仍然令人震惊。”他补充说,“确实可怕”。
抗生素会阻断细菌的基本功能,如制造蛋白质或构建细胞壁。参与这些功能的基因突变会导致抗生素耐药性,但它们也往往会使细菌分裂得更慢。但是实验室实验表明,细菌可以产生补偿性突变,从而恢复病原体快速分裂的能力。Drobniewski的团队在400多个对一线抗生素利福平具有耐药性的分离株中发现了这种突变,作者认为这些突变可能会克服进化出耐药性所导致的生长减缓效应。
马萨诸塞州波士顿哈佛公共卫生学院的流行病学家梅根·默里说:“最糟糕的情况是,这些生物正在产生耐药性,对其进行补偿,并进化成新的、不同的、更难治疗的东西。”在2013年的一项研究中,她的团队在对来自世界各地的123个结核病基因组进行分析时,发现了广泛的耐药性和补偿性突变。
但是,戴说,即使生物学是俄罗斯耐药性结核病流行的主要驱动因素,公共卫生官员仍然可以击退它。“我敢打赌,如果当地的控制计划能够正确识别每个患者携带的菌株,并使用最有效的药物治疗方案进行治疗,那么耐药病例的数量将会下降,”他说。“这正是我们在爱沙尼亚、香港、美国和其他地方看到的。我怀疑俄罗斯是否与众不同。”