无论他们尝试什么方法，英国伯明翰伊丽莎白女王医院的工作人员都无法平息耐多药病原体的爆发。经过令人难以置信的 40 周，感染控制专家担心，如果他们无法控制住局面，鲍曼不动杆菌可能会像许多医院中的耐多药艰难梭菌一样，成为医院的永久居民，等待任何患者。
又过了 40 周，工作人员才打破了这种僵局，宣布医院摆脱了一种被认为是最难控制的病原体。鲍曼不动杆菌可导致菌血症、肺炎和脑膜炎等感染并发症。为了控制它，需要像寻回犬一样追踪细菌从患者到患者、从房间到房间、甚至到特定设备上的移动，同时注意细菌基因组中的微小变化。目前，这项技术正在世界各地的医院中推广，用于对抗各种耐多药细菌。
最近发表在《基因组医学》杂志上的有关这些技术如何最终破解伊丽莎白女王医院病例的详细信息表明，美国疾病控制与预防中心将如何利用全基因组测序来阻止耐多药感染的传播，甚至包括发生在广泛地区的食源性细菌事件。
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伊丽莎白女王医院的疫情于 2011 年开始，起初让感染控制人员感到困惑。“我们觉得我们或多或少控制住了它，然后又会出现一些持续传播，”该医院感染控制工作的负责人贝丽尔·奥本海姆说。“在某些情况下，传播途径很明显：患者在病房里彼此相邻。但在其他情况下，情况并不明朗。这意味着您要尝试将注意力集中在所有事情上。”
奥本海姆将该细菌的样本送到英国国家参考图书馆，该图书馆对细菌进行了鉴定并分配了一个编号。这个编号是 27，这意味着这是伊丽莎白女王医院第 27 次将鲍曼不动杆菌的新菌株送到实验室。为了解决 27 号问题，奥本海姆求助于华威大学医学院的医学微生物学家马克·帕伦。帕伦了解不动杆菌。“我们已经在该领域取得了一些进展，”他说。
全基因组测序，即快速且廉价地读取生物体遗传密码的能力，直至最后一个 A、T、G 或 C（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶——构成遗传核糖的核苷酸），使帕伦的小组能够发现小到一个核苷酸的基因改变。通过对每位患者的细菌进行测序，帕伦可以将这些变化绘制到一种细菌家谱中。这个家谱使他能够通过观察每个细菌样本与下一个样本的亲缘关系来追踪细菌如何在医院中传播。
帕伦此前在另一家医院进行的一项医院研究回顾了之前的一次疫情。伊丽莎白女王医院的案例是一个实时追踪罪魁祸首的机会。首先，帕伦回顾了细菌在他团队介入之前在医院的传播过程。细菌样本“来自同时在同一病房的患者。虽然我们不确切知道它是如何传播的，但我们感觉很舒服，我们知道疫情是如何发生的，”帕伦说。然后事情开始变得有点奇怪。“随着疫情的进展，”他解释说，“很明显，有些患者出现在疫情爆发的病房之外。”
虽然医院工作人员遵循感染控制协议，但奥本海姆说，不动杆菌的特性使其容易被忽视。“要筛查人们并确定谁携带了它以及谁没有携带它并不容易。不仅仅只有一个测试，”她说。用棉签擦拭一点皮肤进行细菌检测并获得无菌样本并不能保证皮肤的另一部分没有不动杆菌的栖息地。随着帕伦的全基因组测序结果的出现，传播模式也出现了。感染彼此没有接触的患者的细菌之间存在着不太可能的亲缘关系。传播发生在哪里？
奥本海姆说，将医院的电子病历与序列数据配对提供了线索。记录系统不仅存储了用药历史和实验室结果，还编入了患者住过的房间、接受治疗的手术室以及他们使用的特殊设备。一个信息团队获取了患者的记录（删除了姓名），覆盖了帕伦的全基因组序列信息，并寻找了受感染患者的路径交叉点。答案很快就出现了：这是一个经常用于烧伤受害者清创伤口的手术室。手术室的测试证实了这一点
当然，手术室会定期清洁，但不动杆菌“具有惊人的附着在表面上的能力，”奥本海姆说。它可以在几乎任何东西上形成所谓的生物膜。生物膜，曾经被认为只可能在潮湿的环境中存在（想想：牙菌斑），是包裹在它们排泄的聚合物中的细菌群落。一些报告称，生物膜比非生物膜细菌对杀菌剂的抵抗力高 100 到 1,500 倍。研究人员认为生物膜可能在许多医院获得性感染中发挥作用。例如，如果患者睡在之前住过感染不动杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA) 或艰难梭菌的患者的床上，则在医院感染的风险会增加 73%，所有这些都可能形成生物膜。
医院工作人员关闭了手术室，并对其进行了彻底的清洁，包括通风系统。几周内没有出现新的感染。但奥本海姆还没有准备好宣布胜利。疫情通常发生在烧伤、事故和整形外科患者中。“这些都是住院时间非常长的患者，所以你永远不能完全放松，”她说。她的谨慎被证明是必要的。不久之后，又爆发了另一次疫情。这一次，帕伦的全基因组测序和信息分析将传播锁定在烧伤患者使用的特殊病床上。从那里，细菌再次在手术室定殖。这次，工作人员加强了对病床和手术室的清洁。几周后，医院终于能够宣布疫情得到解决。它持续了 80 周——大约一年半。
奥本海姆认为，信息学和全基因组测序对于控制各地医院的传染病爆发至关重要。“我认为这才是未来。这将为感染预防团队提供额外的工具。”
帕伦和奥本海姆是另一项工作的一部分，该工作显示了该方法的有效性，这一次在伊丽莎白女王医院烧伤病房刚成立时，发现了铜绿假单胞菌爆发的来源。事实证明，该来源是管道中一个阀门上的生物膜，该阀门混合冷热水以调节水温并防止烫伤。“当然，这正是许多细菌喜欢的温度，为它们提供了生长这些生物膜的理想场所，”奥本海姆说。
这些成功使全基因组测序成为美国抗击耐抗生素细菌的新战略的核心组成部分。9 月，白宫科学技术顾问委员会发布了一份报告，呼吁进行全基因组测序，以检测感染的来源和传播方式。为了扩大这种方法，该报告呼吁建立一个来自耐抗生素细菌的基因组序列参考集合，建立一个国家病原体监测实验室网络，为加强计算方法提供资金，并由美国国立卫生研究院维护一个公开可用的基因组信息数据库。该报告与白宫的《国家抗击耐抗生素细菌战略》同时发布，其中包括一项指示联邦机构加大力度抗击耐抗生素性的行政命令，以及一项为开发快速检测以识别耐药感染的 2000 万美元奖金。
美国疾病预防控制中心高级分子检测办公室代理主任斯蒂芬·门罗说，利用敏感基因组测序追踪病原体正在更广泛地在感染控制中发挥越来越大的作用。“全基因组测序有点像是基因鉴定的终极手段，”他说。以前的工具无法检测到揭示病原体家谱的核苷酸变化。“现在我们可以将可能发生在全国不同地方的事情联系起来，”他补充说，这在追踪食源性疾病方面有很大帮助。
事实上，门罗说，美国疾病预防控制中心与美国食品和药物管理局合作的目标之一是创建一个经过充分表征的细菌菌株小组，已知这些菌株对许多抗生素的耐药模式，并进行全基因组测序，为研究耐药性或开发新抗生素创建一个参考集。美国疾病预防控制中心正在与州公共卫生部门合作开展这项工作，并且已经取得了一些重大进展，尤其是在李斯特菌方面，”他指出。“我们知道已经有一些州公共卫生部门具备进行全基因组测序的能力，我们正在与这些州合作，”他说。“这项技术也可能会最终出现在大型医院中。”