在2005年和2006年，53名入住南非农村医院的患者被证实感染了广泛耐药性结核病（XDR-TB）。这种细菌对所有抗生素都具有抵抗力，最终导致52名患者死亡。
夸祖鲁-纳塔尔省图盖拉费里的这次爆发是报告过的最大规模的XDR-TB爆发，而涉及的主要菌株目前占该省此类感染的近80%。新的研究最终揭示了这种致命菌株起源的完整故事。正如去年10月在《美国国家科学院院刊》上报道的那样，它实际上是在首次记录病例十多年前，在250英里以外的地方出现的。该论文背后的研究人员表示，他们用来寻找其起源的多学科工具集可以帮助及早发现其他耐药性病原体，并在它们出现时阻止其传播。
哥伦比亚大学流行病学家、该论文的资深作者巴伦·马特玛说：“底线是，这种菌株与许多其他病原体一样，都需要时间来积累。”“但如果你密切关注，你就可以发现这些突变并采取行动。”
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马特玛和他的同事对来自夸祖鲁-纳塔尔省感染患者的300多个结核病基因组进行了测序，主要来自2011年至2014年，发现78%的样本在基因上与图盖拉费里菌株有关。系统发育重建（一种用于推断进化史的统计方法）揭示了该菌株的突变出现和扩展的时间，科学家们构建了细菌蛋白质结构的三维模型，以找出每种突变如何帮助病原体建立抵抗力和适应性。他们了解到该菌株获得了三种重要且不寻常的突变，第一次发生在1980年代早期，最后一次发生在1993年左右。在1990年代中期，南非的艾滋病毒流行——造成了免疫系统受损的人群——帮助该菌株传播。研究人员查看了与相关GPS数据相关的样本地理分布，并使用群体遗传学和地理空间建模来确定遗传变化如何从一个地方传播到另一个地方。他们发现该菌株起源于远离图盖拉费里的地方，并通过热门旅行路线迁移。“所有这些因素结合在一起，使之成为一次爆发性疫情，”马特玛说。
耐药性是一个日益严重的全球性问题。马特玛补充说，将全基因组测序实时应用于从患者身上采集的样本，并结合类似于此处应用的多管齐下的分析方法，可以帮助研究人员在令人担忧的突变成为紧急情况之前检测到它们。伦敦、纽约市和其他地方的公共卫生机构已经在小范围内进行全基因组测序，但资金、专业知识和能力的缺乏为扩大这一愿景带来了障碍。
哈佛医学院生物医学信息学研究员、肺病和重症监护医师玛哈·法哈特说：“该领域的许多人都同意这是事情应该发展的方向，”，他没有参与这项研究。“但这将需要公共卫生机构投资于这些工具。”