中科院微生物所朱寶利課題組發表細菌耐葯基因組學研究進展

2016年9月9日，　美國微生物學會旗下期刊《Applied and Environmental Microbiology》雜誌上在線發表了中國科學院微生物研究所朱寶利課題組在細菌耐葯基因組學研究中的最新進展，研究題為The transfer network of bacterial mobile resistome connecting the animal and human microbiomes。美國微生物學會官方網站同時以Chinese investigators characterize the world of resistance gene exchange among bacteria 為題對該研究進行了新聞報道，研究被選為亮點(Spotlight)研究。胡永飛為文章第一作者，朱寶利為通訊作者。

細菌耐葯是全球公共健康所面臨的重要挑戰。近年來，隨著攜帶NDM-1、MCR-1等耐葯基因的「超級細菌」的不斷出現，細菌耐葯問題日益突出。細菌具有多種耐葯機制，由大量耐葯基因所編碼。然而，耐葯基因尤其是具有高風險等級的可移動性(具有水平轉移能力)的耐葯基因，在細菌及人體和動物腸道菌群間的傳播網路及傳播驅動力並未被完全揭示。朱寶利課題組長期致力於細菌耐葯基因組學研究，先後在Nature Communications、Lancet Infectious Diseases 等雜誌發表系列研究工作，揭示了耐葯基因在病原細菌、人體腸道菌群中的分布及傳播途徑和機制等。近來，課題組胡永飛等對23000餘個已知細菌基因組、980萬個已公布人體腸道細菌基因、測序獲得的30萬個養殖動物腸道細菌基因中的高風險等級可移動性耐葯基因進行了全面分析。

研究發現，可移動性耐葯基因主要存在於4個細菌門當中的790個細菌種之中，其丰度和轉移頻率在變形菌門中顯著富集。這些耐葯基因在細菌間的近期轉移形成了一張巨大的網路，由703個細菌種、16859個種間配對所組成。對該網路進行解析，發現細菌個體間耐葯基因的轉移由細菌種屬進化關係所主導，又同時受制於生態屏障;這一規律同樣適用於耐葯基因在人體和動物腸道細菌群體水平上的轉移。進一步分析發現，41個人體和動物腸道菌群間相互轉移的耐葯基因中的33個存在於多種人體病原細菌中。該研究首次以基因組學大數據為依託，深入解析了耐葯基因在細菌間的傳播網路和規律，對深入認識細菌耐藥性的進化、細菌耐葯的形成機制等具有重要意義。

細菌耐葯基因傳播網路圖。A：共享耐葯基因的細菌種間網路；B: 細菌種間傳播的耐葯基因網路。