追寻抗生素耐药性基因的来源 有望阻截其传播
对强力抗生素呈耐药性的「超级细菌」是全球公共卫生的一个计时炸弹。由香港城市大学（香港城大）科学家领导的联合研究团队，针对其中一组抗生素耐药性基因追本溯源，早前发表研究结果，锁定了其中一种细菌为该组耐药性基因的潜在来源，并研究其传播机制，希望有助阻截其传播。
研究团队由香港城大赛马会动物医学及生命科学院副院长（研究）、传染病及公共卫生学系教授陈声教授与内地学者共同领导。研究成果已于科学期刊《自然通讯》（Nature Communications）上发表，题为〈Epidemiological and phylogenetic analysis reveals Flavobacteriaceae as potential ancestral source of tigecycline resistance gene tet(X)〉。
抗生素耐药性威胁全球
抗生素耐药性早被世界卫生组织（World Health Organization, WHO）形容为“对目前全球卫生、食品安全和发展的最大威胁之一”。用以治疗细菌感染的抗生素因被滥用，令部分细菌出现耐药性，于是相关感染变得难以治疗，导致病人住院时间延长和死亡率上升等后果。
然而，新型冠状病毒疫情令耐药性问题进一步扩大。2020年6月，WHO总干事谭德塞便指出，新型冠状病毒疫情令抗生素的使用增加，进一步加剧细菌对抗生素产生耐药性的问题。陈教授解释，其中一个原因是前线医生在治疗新冠病人时，为防止病人同时有其他感染会使用抗生素，因而导致抗生素的使用有所增加。
他表示，医生在处方抗生素时，理应先由最常用的第一线抗生素开始，若无效，才采用更强的第二线抗生素。然而，目前在世界很多地方，第一线抗生素已经无效，甚至第二线或第三线的抗生素都没效果，前线医生已经面临无药可用的境地。
陈教授指出，内地的细菌耐药性问题严重，医护人员或要同时处方几种抗生素，例如或要用替加环素（tigecycline）和碳青霉烯（carbapenem）双管齐下，才能有效治疗病人。他说：“在内地因为单用碳青霉烯多已对病人无效，替加环素于是成为治疗由多重耐药性细菌引发严重感染的最后一道防线。＂
然而，替加环素用量上升，同样衍生细菌耐药性的问题，世界各地包括内地已有零星对替加环素出现耐药性的个案。科学家研究后发现了一组替加环素耐药性基因tet(X)，病人如果感染了带有此基因的病原菌，用替加环素治疗的效用会大减，但科学界暂时对tet(X)所知不多。
替加环素耐药性基因的潜在起源
陈教授团队便就tet(X)展开研究，首次揭示了tet(X)基因的潜在起源和传播机制。团队在内地26个省份合共77家医院，收集了2,997例临床大肠杆菌和肺炎克雷伯菌的样本作分析，于当中4个（0.32%）大肠杆菌样本中发现带有tet(X)及其变异体，于肺炎克雷伯菌里则没有发现。
由于该4个大肠杆菌样本全部采集自浙江省，于是研究人员进一步收集1994至2019年间，于浙江省多家医院采集到的合共3,692株革兰氏阴性临床菌株（clinical Gram-negative bacterial strains）。他们发现当中102株带有tet(X) 及其变异体，并以黄杆菌科（Flavobacteriaceae）为主要菌种类型，占95株。这95株细菌均对多种抗生素包括替加环素呈耐药性。
团队对带有耐药性基因的菌株进行全基因组测序及生物信息学分析，发现tet(X)主要位于黄杆菌科的染色体（chromosome）而非质粒（plasmid）上。陈教授解释说：“tet(X)见于染色体，代表这个基因很可能本来已经存在于黄杆菌内。其实这些耐药性基因很多都存在于天然生态环境中，只是碰巧人类用了替加环素，tet(X)就刚好发挥作用，令带有该基因的细菌存活下来。＂
另外，研究结果亦发现tet(X)基因的GC含量与黄杆菌科细菌相似，均为大约37%，代表两者的基因特性很类似。GC含量是指全基因组中两种物质鸟嘌呤（Guanine, G）和胞嘧啶（Cytosine, C）所占的比例，而一种生物的基因组或者特定DNA、RNA片段，会有特定的GC含量。根据以上的发现，团队认为黄杆菌科细菌可能是替加环素耐药性基因tet(X)的潜在祖源（potential ancestral source）。
研究也显示，来自黄杆菌的tet(X)前体基因（于染色体上最原始的基因）会进化成不同的tet(X)及其变异体。陈教授进一步说：“基因组分析发现，tet(X)的基因片段同时存在于肠杆菌、不动杆菌和黄杆菌中，间接证明了tet(X)可作跨物种传播。＂
有助防控该基因继续传播
陈教授总结说：“我们从这个研究了解到tet(X)基因潜在的来源和该基因会怎样进化，这些重要的信息有助在临床上防控该基因继续传播。我们往后亦应该要多加留意 ＇源头＇黄杆菌，并密切注意tet(X)基因有否变得更普遍，若有的话，代表基因传播的情况可能有变。＂他表示团队会作后续的研究，而且成员正按tet(X)基因组各变异体的功能和特点作系统性的分类，便利往后的相关研究。
陈教授和来自浙江大学医学院附属第二医院的陈功祥教授是论文的通讯作者，论文第一作者是香港城大赛马会动物医学及生命科学院研究助理董宁博士、来自浙江大学医学院附属第二医院的张嵘教授以及来自中国农业大学的沈张奇教授。而来自香港城大的研究团队成员还包括研究助理程启鹏。研究团队其他成员则来自香港理工大学。
這項研究獲得國家自然科學基金會的資助進行。
DOI number: 10.1038/s41467-020-18475-9
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