城大學者揭開人造建築環境中病毒和細菌相互作用的奧祕

人造建築環境中的病毒可對公眾健康構成威脅，然而以往的研究大多針對細菌，針對病毒的則較少。由香港城市大學（城大）的環境科學家們帶領一項研究，便首次提供了證據，證明在人造建築環境如公共場所和寓所裡，病毒和細菌經常頻繁互動，而且病毒有可能通過把獨特的基因插入宿主細菌內，幫助細菌適應養分不足的人造環境和繼續生存。

通過了解這些「病毒-細菌」的相互作用以及找出抗生素耐藥性基因的可能傳播途徑，城大研究團隊希望這些最新的研究成果能夠幫助制定有效的控制策略，以便減少人類與有害微生物的接觸和感染。

病毒與宿主之間的相互作用，對於各種生態系統中微生物群落的生態和進化，至為重要。然而，人們對於人造建築環境中的感染免疫機制以及病毒與宿主的相互作用，一直不甚了解。所謂人造建築環境，是人類經常活動的人造地方如建築物、公共空間、交通和基建設施。

城大能源及環境學院李鈞瀚教授說：「隨著全球愈來愈多人口居住於城市，居民經常曝露於不同的微生物之中，對公共衛生構成影響，因此人造建築環境、尤其是室內的環境，也愈來愈重要。然而，過往對於人造建築環境的研究，大多忽略了病毒的問題。」

「故此，在我們的最新研究中，我們全面探索了在人造建築環境中存在的各種病毒，並發現了許多病毒和細菌發生相互作用的嶄新分子機制。這些發現不僅對基礎微生物科學具重要性，而且對於如何改善建築環境的管理以便保障居民健康，同樣重要。」李教授補充道。

在這項研究中，研究團隊在全港不同類型的公共和私人人造建築環境，共收集了738個樣本。樣本主要收集自建築環境裡的扶手、短柱、地板、燈柱、門柄以及居民的皮膚。然後，團隊使用宏基因組測序技術對樣本進行分析。

分析的結果帶來了許多有趣的發現。首先，研究數據顯示，病毒是人造建築環境裡微生物群落的一個基本組成部分。其中，噬菌體作為一種可感染細菌及在細菌內自我複製的病毒，被發現遍布於建築環境裡不同物質的表面。同時，團隊在建築環境中找到許多病毒，它們與其他生態系統中的病毒截然不同。

其次，研究團隊發現了證據，證明有病毒向其細菌宿主插入了基因，以控制宿主代謝途徑的特定步驟甚或整個代謝途徑。這顯示出病毒可以幫助細菌適應營養匱乏的建築環境，以便共同進化，生存下去。

次研究亦發現了細菌用以對抗病毒的多種嶄新免疫防衞系統，以及病毒用以逃避細菌免疫系統而衍生的小蛋白。這些研究結果顯示，病毒和細菌宿主在建築環境中頻繁地互動，而且彼此都有機制去抵擋對方。

此外，研究團隊從在人類皮膚或經常被觸摸的室內表面上找到的病毒裡，檢測出一些對抗生素有耐藥性的基因。這些具耐藥性基因的病毒可能會感染細菌宿主，導致耐藥性基因有機會在不同種類細菌之間作平行轉移。因此，在建築環境中發現的病毒，究竟在細菌發展出耐藥性的過程中扮演甚麼角色，極為關鍵，需要進一步研究。

李教授總結今次研究說：「我們的研究發現，病毒的多樣性、組成、代謝功能和生存方式，會因應不同的建築環境條件而改變。故此，因應環境而制訂特定的控制策略，以盡量減低人類接觸有害微生物的機會，從而更好地保障居民健康，極為重要。今次的研究結果正好通過提升對建築環境中病毒與細菌的複雜相互作用的基本理解，幫助達致上述目標。」

上述研究成果已於科學期刊《自然通訊》（Nature Communications）上發表，題為〈Highly host-linked viromes in the built environment possess habitat-dependent diversity and functions for potential virus-host coevolution〉。

論文第一作者是城大能源及環境學院博士生杜世聰小姐，通訊作者是李教授。其他團隊成員包括該學院的賴志強教授、陳澤強教授和童心昭博士，以及來自美國威爾康奈爾醫學院的Christopher E. Mason教授。

是次研究得到了香港研究資助局的研究影響基金以及優配研究金支持。