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细菌进化

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细菌进化相关的资讯

  • 新技术确定了细菌进化中的里程碑
    p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 细菌已经进化出生活在地球上的适应性。但与可以保存为化石的植物和动物不同,细菌几乎没有遗传进化的物理证据,这使得科学家很难准确确定不同细菌群体的进化时间。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 麻省理工学院的科学家们已经设计出一种可靠的方法来确定某些细菌群何时出现在进化历史中。该技术可用于识别细菌进化过程中何时发生重大变化,并揭示导致这些变化的原始环境的细节。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 1月28日在BMC进化生物学杂志上的一篇论文提到,研究人员报告使用该技术确定了,在古生代时期,大约3.5亿至4.5亿年前,几种主要的土壤细菌群从真菌中获得了一种特定的基因。这使得它们能够分解几丁质,并利用其产品生长。几丁质是一种在真菌的细胞壁和节肢动物的外骨骼中发现的纤维物质。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这种细菌的进化适应可能是由环境的重大转变所驱动的。大约在同一时间,早期蜘蛛,昆虫和蜈蚣等节肢动物正从海洋移动到陆地上。随着这些陆生节肢动物的传播和多样化,它们留下几丁质,创造了更加丰富的土壤环境,并为细菌提供了新的机会,特别是那些获得几丁质酶基因的细菌。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 麻省理工学院地球,大气和行星科学系的Cecil和IdaGreen地球生物学助理教授GregoryFournier说:“在此之前,地球上应该有土壤,但它可能看起来像南极洲的干燥山谷。动物生活在土壤中之后,为微生物提供了利用优势和多样化的新机会。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " Fournier说,通过追踪细菌中的几丁质酶等某些基因,科学家们可以对动物的早期历史及其生活环境有所了解。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “微生物在他们的基因组中包含动物生命的未知历史,我们可以用它来填补我们不仅对微生物,乃至对动物早期历史认知的空白,”Fournier说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 该论文的作者包括主要作者DanielleGruen博士,现在是美国国立卫生研究院的博士后,以及前博士后JoannaWolfe,现在是哈佛大学的研究科学家。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 缺少化石 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在没有化石记录的情况下,科学家们利用其他技术来研究细菌的“生命之树”,遗传关系图,显示出许多分支和分裂,因为细菌随着时间的推移已经演变成数十万种。科学家通过分析和比较现有细菌的基因序列建立了这个遗传关系图。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 使用“分子钟”方法,他们可以估计某些基因突变可能发生的速率,并计算两个物种可能发生分化的时间。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “但这只能告诉你相对时间,因为这些估计值存在很大的不确定性,”Fournier说。“我们必须以某种方式将这棵树锚定在地质记录上,是绝对时间。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 该团队发现他们可以使用来自完全不同的生物体的化石来锚定某些细菌群进化的时间。虽然在绝大多数情况下,基因通过世代传承,从父母到后代。但每隔一段时间,一个基因就可以通过病毒或通过环境从一个生物体跳到另一个生物体,这个过程称为水平基因转移。因此,相同的基因序列可以出现在两种生物中,否则它们将具有完全不同的遗传历史。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " Fournier和他的同事推断,如果他们能够识别细菌和完全不同的生物之间的共同基因,比如一个具有明确化石记录的生物,他们可能能够将细菌的进化固定到这个基因从化石的有机体转移到细菌的时间。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 分裂的树木 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 他们查看了数千种生物的基因组序列,并鉴定了一种基因,几丁质酶,它出现在几个主要细菌群体以及大多数真菌种类中,这些真菌具有完善的化石记录。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 紧接着,他们利用几丁质酶基因产生所有不同物种的遗传关系图,推算出显示基于该基因组突变的物种之间的关系。接下来,他们采用分子钟方法确定每种含有几丁质酶的细菌从其各自祖先分支的相对时间。他们对真菌重复了同样的过程。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 研究人员将真菌中的几丁质酶追踪到它最初出现在细菌中时与该基因最相似的点,并推断当真菌将基因转移到细菌时就会如此。然后,他们使用真菌的化石记录来确定转移可能发生的时间。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 他们发现,真菌将该基因转移到几组细菌中,含有几丁质酶基因的三大类土壤细菌在34.5亿至4.5亿年前就已经多样化了。微生物多样性的快速爆发可能是对陆地动物的类似多样化的反应,特别是产生几丁质的节肢动物。这种情况发生的时期,也正如化石记录显示的那样。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “这个结果支持上面提出的想法,一旦进入新的环境微生物群体就会尽快获得能在该环境下的基因,”Fournier指出。“原则上,这种方法可以用于更多的微生物群体,转移其他物种使用其他资源的基因。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " Fournier现在正在开发一种自动化管道,用于从大量基因数据中检测细菌和其他生物之间有用的基因转移。例如,他正在研究负责分解胶原蛋白的微生物基因,胶原蛋白是一种仅在动物身上产生的化合物,存在于柔软的身体组织中。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “如果我们找到微生物中摄取软体组织的群体,那么我们就可以重建软体组织早期的未知历史,这在化石记录中所缺失的一部分,”Fournier说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这项研究部分得到了美国国家科学基金会和西蒙斯基金会的支持。 /p p br style=" text-indent: 2em text-align: left " / /p
  • 城市环境所在单细胞拉曼追踪细菌抗性进化轨迹研究中取得进展
    抗生素抗性的频繁出现对现代医学提出挑战。探讨抗性的进化过程对遏制其全球传播至关重要。抗性进化过程涉及高度复杂的表型异质性响应。在抗生素处理下,基因完全相同的微生物菌群中会出现小部分可耐受抗生素的细胞亚群。该存活的亚群在抗生素存在时不能生长,但在去除抗生素后可恢复生长,造成长期复发性感染,也是后续发生抗性基因突变的关键储库。然而,由于耐受亚群的复杂异质性响应且生长停滞,从大量细菌群体中识别耐受亚群并追踪其生理进化轨迹仍是挑战。 近日,中国科学院城市环境研究所朱永官院士团队与崔丽研究组在《德国应用化学》上,发表了题为An Isotope-Labeled Single-Cell Raman Spectroscopy Approach for Tracking the Physiological Evolution Trajectory of Bacteria toward Antibiotic Resistance的研究论文。该研究通过发展单细胞拉曼-氘标同位素-多元统计分析等多种技术联用的方法,在单细胞的高精度水平原位解析了细菌响应的异质性,并从大量细菌群体中灵敏识别出表型亚群的分化及动态变化,实现了抗性突变前细菌表型生理轨迹的快速原位追踪,为遏制抗性进化提供重要指导。 该研究将细菌多次循环暴露于临床治疗剂量的抗生素,进化出抗生素抗性。研究利用重水标记的单细胞拉曼光谱以不依赖培养的方式,检测进化过程中细菌的原位活性。结果发现,在未发生抗性突变的情况下,细菌在抗生素压力下的活性随处理循环逐渐增加,说明其表型耐受性逐渐提高。进一步,研究利用UMAP多元统计算法对所有进化阶段的上千个细菌的单细胞拉曼指纹区间进行分析。根据拉曼指纹指示的细菌表型生理响应,从初始基因型完全相同的细菌群体中,研究识别出随抗性进化发生分化的四个表型亚群,即敏感菌群、原生耐受菌、进化耐受菌和进化抗性菌,并灵敏捕捉到四个亚群随进化过程的动态变化。至此,基于单细胞拉曼所揭示的细菌原位表型异质性响应,科研人员绘制出抗性进化的生理轨迹图。细菌全基因组测序对所揭示的表型进行交互验证,并解析了表型产生的遗传基础。表型分化对维持整个菌群的生存和进化至关重要。由于表型分化远早于抗性突变,识别表型分化对指导临床用药以及减少抗生素耐受性和抗性突变的发生具有重要意义。研究利用明显区分的四个亚群的拉曼图谱,挖掘出耐受性和抗性突变的拉曼标记峰,促进了抗性进化不同阶段尤其是表型耐受性的快速精准识别。 该单细胞分析平台可以拓展到更广泛的抗生素或非抗生素化学品诱导的抗性进化研究。未来可以将该单细胞拉曼与靶向单细胞分选和多组学技术联用,实现耐受性和抗性表型与基因型的精确关联,促进进一步阐释进化机制。研究工作得到中科院“从0到1”原始创新项目、国家自然科学基金创新研究群体项目、福建省自然科学基金等的支持。 单细胞拉曼-同位素标记-多元统计分析追踪细菌抗生素抗性进化的轨迹
  • Science | 细菌中Gasdermins蛋白揭开细胞死亡的进化起源
    Gasdermin蛋白是人类细胞中在细胞膜上打孔,释放免疫因子并诱导细胞死亡的关键因子。Gasdermin打孔的机制是由caspase介导的,在炎性小体信号传导过程中触发,对防御病原体和癌症至关重要【1】。人类中Gasdermins家族由六个成员组成,GSDMA–GSDME以及pejvakin。但是各种各样的Gasdermin蛋白在进化上的起源以及生物学作用仍然不甚清楚。为此,美国哈佛大学医学院Philip J. Kranzusch研究组与以色列魏茨曼研究所Rotem Sorek研究组合作在Science发文题为Bacterial gasdermins reveal an ancient mechanism of cell death,揭开了细胞焦亡作为细菌以及动物中共有的一种古老的、调节细胞程序性死亡的方式。通过序列分析,作者们发现与哺乳动物Gasdermin蛋白相似不同50个细菌来源的蛋白,其中作者们测定了来自慢生根瘤菌嗜热菌(Bradyrhizobium tropiciagri)和Vitiosangium sp的bGSDMs的晶体结构,结果显示bGSDMs的总体结构都是共享的,与哺乳动物Gasdermin N末端结构具有显著的同源性(图1)。晶体结构分析同时也显示在哺乳动物Gasdermin蛋白中C末端结构,会维持该蛋白处于一种自我抑制的状态;虽然bGSDMs中没有与哺乳动物中Gasdermin蛋白C末端结构相似结构,但是仍然具有自我抑制结构特征(图1)。图1 对细菌来源的Gasdermin蛋白进化保守型以及结构分析随后,作者们想知道bGSDMs在细菌系统中是否有抗噬菌体的功能,作者们发现bGSDMs对大肠杆菌噬菌体具有显著的抵抗性。因此,bGSDMs是细菌“防御工事”中的关键组分。另外,作者们发现bGSDM的激活会诱导细菌细胞膜的破坏,而且在其激活过程中需要蛋白酶的参与,因为引入蛋白酶靶向位点的突变会废除bGSDM的细胞毒性(图2)。图2 蛋白酶参与bGSDM的激活进一步的,作者们对bGSDM的切割过程进行探究。作者们发现bGSDM的切割需要蛋白酶的催化,但是并不需要棕榈酰化修饰。另外,通过质谱分析作者们鉴定到了古字状菌属的Runella中bGSDM的具体切割位点以及处于自我抑制状态的结构生物学基础。通过构建绿色荧光蛋白的融合蛋白,作者们对bGSDM激活的动态过程进行的监测。作者们发现在激活过程中会由弥散分布的形式变成与膜结构存在联系的点状结构,通过透射电镜的检测可以观测到bGSDM切割后会导致细胞膜完整性的破坏,并导致细胞内容物的快速释放。图3 工作模型总的来说,该工作的建立了细菌与哺乳动物中Gasdermin蛋白打孔从而导致的细胞程序性死亡的具体模型(图3),证明了细菌中bGSDM系统可以发挥防御作用,并且该作用依赖于蛋白酶的参与,该工作将有助于深入了解细胞焦亡的具体作用机制以及在进化上的起源。原文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj8432
  • 李金华研究员与潘永信院士团队等:环境趋磁细菌单细胞鉴定和综合研究技术路线图
    摘要:微生物是地球上最古老且延续至今的生命形式。它们种类繁多、功能多样、分布极广、数量庞大,扮演着生产者、消费者和分解者的角色,参与近40亿年的地球演化,并且还在持续影响地球的物质元素循环和气候环境变迁等。开展现代环境中微生物多样性和地质记录中微生物化石综合研究,是理解微生物参与地球和生命演化过程和机制的关键所在。尽管微生物的研究已有三百多年的历史,然而目前成功分离培养的微生物仅占0.1%-1.0%,自然界中仍有大量不可培养微生物资源有待挖掘和开发利用。近日,中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员与潘永信院士生物地磁学团队联合法国巴黎第六大学、澳大利亚国立大学等国内外多个单位科研人员,将微生物分子生态学与电子显微学技术相结合,在单细胞水平上,实现了环境样品中脱硫菌门趋磁细菌的特异性鉴定和生物矿化研究。针对环境中大量的未培养趋磁细菌,该项研究还提出了单细胞鉴定和综合研究技术路线图,为地质微生物的种类鉴定及生物地球化学关联研究提供了新思路。本研究提出的环境趋磁细菌单细胞鉴定和综合研究技术路线图:第①步:趋磁细菌分离或收集(A-E)。A.野外采集含趋磁细菌的沉积物或水体样品。B.实验室建立有氧-无氧过渡区(OATZ)微环境,富集培养环境趋磁细菌。C.通过过滤或其他非磁性方法从分层水柱或沉积物中浓缩细菌(包括趋磁细菌)。D.单细胞显微操作分选目标趋磁细菌细胞。E.利用各种磁分离装置收集活的趋磁细菌细胞。第②步:单细胞水平细菌种类和磁小体结构关联鉴定(F-I)。F.利用通用或类群特异性引物扩增趋磁细菌细胞的16S rRNA基因测序。G.基于目标16S rRNA基因序列设计类群/物种特异性寡核苷酸探针。H.利用荧光标记的类群/物种特异性探针对目标趋磁细菌细胞进行荧光原位杂交实验。I.在单细胞水平上对经荧光标记的细胞开展“荧光显微镜—扫描/透射电镜”或“荧光显微镜—聚焦离子束—扫描电镜”关联分析。第③-⑤步:趋磁细菌单细胞水平综合显微学关联研究(J-L)。J.同步辐射扫描透射X-射线显微镜对趋磁细菌细胞开展化学组成和磁学性质分析(纳米尺度)。K.综合透射电镜对趋磁细菌和磁小体进行结构、形貌、磁性和化学成分分析(原子尺度)。L.纳米二次离子质谱对趋磁细菌细胞进行化学元素和同位素分析(纳米尺度)。   一、硫酸盐还原趋磁细菌趋磁细菌是经典的地磁微生物和地质微生物功能群,它们广泛分布于各种水体环境中,在细胞内合成膜包被的纳米磁铁矿(Fe3O4)或(Fe3S4)晶体颗粒,也叫磁小体。趋磁细菌可以感知地磁场,并在地质记录中形成磁小体化石,因而是生物矿化、生物地磁学和古地磁学研究的理想模式系统。趋磁细菌种类和形貌极其多样,但对生长条件要求极其苛刻,因而实验室纯培养非常困难。建立不依赖纯培养的综合研究体系,在单细胞水平上实现趋磁细菌的生物学、矿物学和磁学综合研究,是全面且深入认识趋磁细菌多样性和磁小体生物矿化机制的关键所在。在众多类群中,隶属于脱硫菌门的硫酸盐还原趋磁细菌尤为独特。已知的变形菌门、硝化螺菌门和暂定杂食菌门趋磁细菌只能合成磁铁矿成分的磁小体,且都是单细胞原核生物。与它们不同,脱硫菌门趋磁细菌中,除了能合成磁铁矿型磁小体,也能合成胶黄铁矿型磁小体,除了有单细胞型,还有多细胞型。从生态学上讲,脱硫菌门微生物主要以硫酸盐为电子最终受体,进行厌氧呼吸,因此在自然界的硫-碳循环中起关键作用。二、西安未央湖硫酸盐还原趋磁细菌的发现和鉴定自上世纪八十年代以来,国内外多个研究团队陆续在海洋和盐碱湖等环境中发现并鉴定了多种硫酸盐还原趋磁细菌。然而,对淡水环境中的硫酸盐还原细菌鲜有报道和缺乏深入研究。2013年,中国科学院地质与地球物理研究所生物地磁学研究团队在西安未央湖和护城河中,通过16S rRNA基因序列检测和透射电镜观测,首次在淡水环境中发现了多种硫酸盐还原趋磁细菌(Wang et al., 2013 陈海涛等,2013)。随后,研究团队通过建立的“荧光显微镜-扫描电镜”联用技术(Li et al., 2017),从西安未央湖中鉴定了一株新的淡水硫酸盐还原趋磁杆菌WYHR-1,在细胞内合成“子弹头形”磁铁矿晶体颗粒,沿[001]方向拉长,具有典型的“多阶段晶体生长”模式,在细胞内组装成2-3条紧密排列的磁小体链束结构 (Li et al., 2019, 2020)。然而,由于丰度低,且与其它门类趋磁细菌混合存在,其它种类硫酸盐还原趋磁细菌的鉴定和生物矿化研究并未成功。在本研究中,研究团队设计了特异性上游引物390F,与下游引物1492R配合使用,特异性地检测环境样品中硫酸盐还原趋磁细菌。实验结果表明,利用细菌通用引物对27F/1492R对环境趋磁细菌样品的16S rRNA基因序列进行扩增,只能得到相对丰度高的α-变形菌纲趋磁螺旋菌WYHS-1的基因序列。然而,利用390F/1492R引物对,对同一个环境趋磁细菌样品的16S rRNA基因序列进行扩增,成功地获得了三条新的硫酸盐还原趋磁细菌16S rRNA基因序列,分别命名为菌株WYHR-2,WYHR-3和WYHR-4(图1)。生物信息学分析证实,尽管390F/1492R引物对,对脱硫菌门微生物的覆盖度低于27F/1492R引物对(前者20.6%,后者为32.2%),然而对其它细菌门类的覆盖度仅有0.5%,远远低于27F/1492R的26.0%,因此可以作为类群特异性引物对,从环境样品中特异性地检测脱硫菌门细菌。图1 未央湖淡水硫酸盐还原趋磁细菌WYHR-2、WYHR-3和WYHR-4的系统发育树他们进一步采用三种不同策略,在单细胞水平上分别对这三种新的趋磁细菌开展生物学种类与磁小体结构的关联鉴定和研究。(1)荧光—扫描电镜联用(FISH-SEM)鉴定WYHR-2(图2)。结果显示,菌株WYHR-2为平均长度为2.9±0.6μm,平均宽度为1.5±0.3μm (n=29)的杆状细胞,合成58±16个平均长度为77.9±22.3nm,平均宽度为31.4±5.8nm (n=681 共分析29个细胞)的排列成一条链束状结构的直子弹头形磁铁矿成分的磁小体。(2)荧光—透射电镜联用(FISH-TEM)鉴定WYHR-3(图3)。结果显示,WYHR-3除了合成 33±13个平均长度为71.0±18.7 nm,平均宽度为30.3±4.9nm (n=846 共分析31个细胞)的直子弹头形磁铁矿成分的磁小体外,还合成18±11个平均长度53.7±13.1nm,平均宽度44.0±9.7nm的立方体或棱柱形胶黄铁矿成分的磁小体。(3)荧光—聚焦离子束-扫描电镜(FISH-FIB-SEM)鉴定WYHR-4(图4)。结果显示,WYHR-4也能在细胞内同时合成磁铁矿型和胶黄铁矿型磁小体。图2 趋磁细菌WYHR-2的FISH-SEM关联分析图3 趋磁细菌WYHR-3的FISH-TEM关联分析。使用TEM是因为,WYHR-3细胞相对较大较厚, SEM不能获得相对清晰的磁小体图像图4 趋磁细菌WYHR-4的FISH-FIB-SEM关联分析。使用FIB-SEM是因为,WYHR-4细胞相对较大较厚,单纯的SEM并不能获得相对清晰的磁小体图像,同时由于WYHR-4丰度太低,并不适合FISH-TEM关联分析。因此,在本研究中采用FISH-SEM将目标细菌共定位后,采用聚焦离子束技术(FIB)将目标细菌逐层切开,然后使用SEM对细胞内的磁小体进行形貌和成分分析  三、硫酸盐还原趋磁细菌磁小体晶型和矿化机制完成了三株新的未培养硫酸盐还原趋磁细菌的种类鉴定后,他们进一步采用先进的透射电镜技术对其磁小体晶型和矿化机制开展研究(图5-图6),并与前人以及他们前期的研究结果进行对比。结果表明:(1)脱硫菌门趋磁细菌合成的磁铁矿型磁小体,通常不弯曲,颗粒多沿[001]拉长,底端可保留一个大且平整的{001}面(如WYHR-1和WYHR-2)。然而,硝化螺菌门趋磁细菌合成的磁铁矿型磁小体,通常为弯曲形状,颗粒底端多保留为一个大且平整的{111}面,最终沿[001]拉长。这表明,磁小体的形状与趋磁细菌门类相关,地质记录中直的和弯曲形子弹头形磁小体化石可以用来指示上述两类趋磁细菌及其古环境。(2)与磁铁矿磁小体的结晶度高且通常至少保留一个可明显识别的晶面相比,胶黄铁矿磁小体的结晶度相对较差,形状多变,颗粒外围晶面欠发育且难识别。与棱柱形磁铁矿磁小体(变形菌门趋磁细菌合成)多沿磁铁矿晶体的[111]晶面拉长不同,棱柱形胶黄铁矿磁小体沿胶黄铁矿的晶体[001]方向拉长,其生长机制和磁学性质值得进一步深入研究。图5 趋磁细菌WYHR-2及其磁小体的形貌、尺寸和链束结构特征图6 趋磁细菌WYHR-3的磁铁矿(A-C)和胶黄铁矿(D-F)磁小体的形貌和晶型研究成果发表于国际学术期刊Environmental Microbiology(李金华*, 刘沛余, Menguy Nicolas,Benzerara Karim,白金伶,赵翔,Leroy Eric,张朝群,张衡,刘嘉玮,张荣荣,朱珂磊,Roberts Andrew,潘永信. Identification of sulfate-reducing magnetotactic bacteria via a group-specific 16S rDNA primer and correlative fluorescence and electron microscopy: Strategy for culture-independent study[J]. Environmental Microbiology, 2022. DOI: 10.1111/1462-2920.16109)。研究受中国国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项(41920104009)、国家自然科学基金重大项目课题(41890843)和国家自然科学基金创新研究群体项目(41621004)资助。
  • 感染病科专家解析超级细菌:中国买抗生素太随便
    叶晓光教授在小谷围论坛上为读者揭秘超级细菌   南方都市报10月18日报道 超级细菌的出现并不是人类的末日,但人类对抗生素这种抵御细菌感染药物的不合理使用,却加速了超级细菌出现的速度,增加了致病细菌对人体健康的影响。昨日,广州医学院第二附属医院感染病科主任叶晓光教授,出席在广东科学中心举行的第三十二期“小谷围科学讲坛”。在讲座中,叶晓光表示,超级细菌也不是无药可救的“终极杀手”。对它的防控,一做好个人卫生护理,二在全国规范对抗生素的使用。   超级细菌早就有了   尽管“超级细菌”NDM-1(新德里金属β内酰胺酶-1)在近两个月成为全球媒体关注的焦点,但超级细菌并不是一个新生事物。叶晓光介绍,即使是NDM-1,香港卫生署早在去年10月就在一名66岁的印度裔男病人的尿液样本中发现了含有NDM-1的大肠杆菌,所幸的是该病人痊愈了。   叶晓光说,所谓“超级细菌”其实并不是一个细菌,而是一类细菌的名称。这一类的细菌的共性是对几乎所有的抗生素都有很强大的耐药性,也就是说,这一类的细菌对几乎所有的抗菌药物都有强劲的抵抗力,即专业上面的泛耐药。   超级细菌并不是一个新生事物,早在1987年,英国研究人员就分离出了第一个超级细菌VRE(耐万古霉素肠球菌),随后传播至全球,迄今仍是医院感染的主要病原菌之一。而第一个为全世界公认的超级细菌是MRSA (耐甲氧西林金黄色葡萄球菌),它和VRE都可引起肺部感染导致死亡。   更严重的是,VRE本身还在进化,VRSA (耐万古霉素金黄色葡萄球菌)就是衍生于V R E的新的超级细菌。MRSA还剩下万古霉素类抗生素可以对付,而V RSA,万古霉素也无可奈何。叶晓光说,随着时间的推移,“超级细菌”的名单会越来越长。人类与超级细菌之间的“战争”,也许刚刚开始。   超级细菌感染在医院   目前,大多数超级细菌都是在医院治疗中发现的,超级细菌也成为医院的“常客”之一。以MRSA为例,据叶晓光介绍,在部分医院,MRSA占金黄色葡萄球菌总数已达80%以上,“非常高的比例,一旦感染,很难治疗”。而据流行病学统计结果表明,MRSA导致肺部感染的死亡率达40%左右。   叶晓光说,超级细菌易感人群多是危重病人、长期住院患者、长期使用抗菌药物患者和接受侵袭性操作治疗的患者。因此,在医院发生超级细菌感染的可能性较高。   超级细菌感染也有向社区扩散的趋势。比如,一个被超级细菌感染的肺炎患者,在诸如电影院、商场、课堂等地方,打了个喷嚏,而刚好在他1m—1.5m范围内有一个免疫力较低的人,这个人就有可能被感染。尽管社区感染目前不是超级细菌的主要感染途径,但这个趋势值得注意。“目前全球报告170例N D M -1感染病例,但按流行病学专家的统计,总数在这个基础上可能要乘5-10倍”。   新药赶不上细菌耐药性进化   从事医疗工作近20年的叶晓光,对细菌耐药性的感触非常深刻。“刚刚从事医疗工作时,80万单位的青霉素就可以达到治疗效果,而现在要1000万单位青霉素才行”。更为严重的是,细菌耐药性的进化速度非常快,叶晓光说,不少新的抗菌特效药使用不到2年就失去特效,而研制新的抗生素大约要10年,新药研发速度明显跟不上细菌耐药性的进化。   叶晓光说,“抗生素可以杀灭的细菌被淘汰,而存活下来的,则产生了耐药性”。因此,对抗生素的使用一定要谨慎,滥用或者乱用,会加速细菌耐药性的产生,乃至出现超级细菌。   遗憾的是,我国是世界上最滥用抗生素的国家之一。据统计,我国每年的抗菌药物的用量是美国的600倍左右,“在美国买枪容易,买抗生素难 在我国,抗生素几乎随处可买”。叶晓光介绍,在西方国家,抗菌药物的使用量、使用率是30%不到,比如美国是20%。虽然我国规定是50%以下,但实际上,据媒体统计,一级的医院使用率达90%,三级医院也有70%的使用率。   除医院以外,其他行业也滥用抗生素。“我国生产约700吨喹诺酮类,一半以上被养殖业用掉”。  叶晓光说建议能尽快出台有关抗生素使用的法规,限制市民随意使用,也规范医院和其他行业对抗生素的使用。   超级细菌仍可以防控   尽管多种原因导致超级细菌感染的可能性增加,但超级细菌仍是可以防控的。叶晓光说,不少细菌都是通过接触传染的,因此,到医院探病后及时更换衣服和洗手都是防止感染的有效措施。   同时,细菌感染也与个人体质相关,医院治疗除了使用仍然有效的少数抗生素外,还可以通过改善病人免疫系统,调解病人体内有益细菌的微生态环境,治疗合并症等方面着手。同时,要规范医疗操作,避免滥用万古霉素等抗生素。   叶晓光说,由于超级细菌感染发病的主要是抵抗力低的人群,对普通人群不会产生大的危害。应注意个人卫生,加强身体锻炼,合理膳食,提高机体的抵抗力,“不用谈菌色变”。   “在美国买枪容易,买抗生素难 在我国,抗生素几乎随处可买”。   “不少新的抗菌特效药,使用不到2年就失去了特效,而研制新抗生素的时间大约要10年,新药研发速度明显跟不上细菌耐药性的进化。”   “由于超级细菌感染发病的主要是抵抗力低的人群,对普通人群不会产生大的危害。
  • 首次发现!细胞竟能自产“洗涤剂”,让细菌无处遁逃
    现如今,各类杀菌清洗剂逐渐走进寻常百姓家,因去污快、使用方便备受人们的青睐。近日,霍华德休斯医学研究所的科研人员发现细胞,像很多人一样,竟然也会用“洗涤剂”来抵御细菌。  这是人类首次发现了人体细胞内具有“洗涤剂”功效的保护性蛋白。相关研究以A human apolipoprotein L with detergent-like activity kills intracellular pathogens为题发表在顶级期刊《Science》杂志。文章指出,科研人员发现了一种名为“ APOL3 ”蛋白质,可以通过溶解细菌膜阻止细胞感染,从而实现细胞自主免疫。  人体的免疫系统是由特化细胞组成的复杂网络,它们就像一群“保镖”,可以保护人体健康,抵御外来病原微生物,如各种细菌、病毒、寄生虫等,甚至可以预防癌症的形成。但当这些特化细胞被动员的同时,警报信号也会惊扰到正常细胞,身为正义的一方,面对外来入侵者,正常细胞固然不会坐以待毙,可它们到底是如何抵抗病原菌的呢?  众所周知,沙门氏菌是一种常见的食源性致病菌,据统计在世界各国的种类细菌性食物中毒中,沙门氏菌引起的食物中毒常列榜首。而干扰素是时当机体感染病毒时, 宿主细胞通过抗病毒应答产生的一组结构类似、功能相近的低分子糖蛋白, 是抗病毒感染最重要的一种免疫因子。沙门氏菌(绿色)等微生物感染人类细胞  因此,研究人员利用沙门氏菌菌株感染了人体内的非免疫细胞,发现警报信号“干扰素 γ(IFN-γ)”会促进非免疫细胞分泌一种蛋白质,以阻止沙门氏菌“接管”人体细胞,为了揭开这种蛋白质的神秘面纱,该研究团队基于CRISPR-Cas9技术筛选了19000多种人类细胞基因,最终锁定了“ APOL3 ”!  人载脂蛋白L3(APOL3)是一种关键的效应蛋白,遍布于人体的全身,其杀菌机理与清洗剂中的表面活性剂使油性污垢乳化类似,一部分被水吸引,一部分被油脂吸引。APOL3的负染色电子显微镜检查  当然,APOL3去除的不是衣物上的污垢,而是由脂质分子组成的细菌内膜,当 APOL3 靶向 IFN-γ激活细胞内的病原体时,APOL3会对细菌内膜 (IM) 造成致命的伤害。  研究指出,当APOL3与干扰素刺激基因 (ISG)编码的蛋白质协同作用时,鸟苷酸结合蛋白 1 (GBP1)会扰乱外膜(OM)抗原的通透性屏障,使APOL3进入细菌内膜,并对细菌进行致命一击。APOL3 通过外膜 (OM) 到达内膜 (IM)  该研究的通讯作者之一、John D. MacMicking博士表示:“整个除菌过程是高度选择性的,APOL3 避开了细胞膜的主要成分胆固醇,而是针对细菌喜爱的独特脂质。”  面对外来入侵者,免疫系统变得日渐强大,逐渐进化出了多种途径抵御外敌,未来,期待这项研究会为人类细胞抵御感染提供新的见解。
  • 抗超级细菌中药5年内或面世 研究经费5000万
    9月11日,广药集团联合华南新药创制中心等多家科研机构,在广州共同启动了《广药集团抗“超级细菌”药物研发大课题》,将发挥中医药优势,针对近日令全球医学界束手无策的“超级细菌”开展专项研究。课题包含白云山板蓝根等10大抗菌消炎中药改善耐药性研究、抗菌消炎中药与西药抗生素联合用药方案筛选、“中国中药抗之霸”新药研发三大项目。广药集团总经理李楚源宣布,广药集团将首批投入5000万元作为项目首期经费,同时华南新药创制中心也将配套经费,用于联合项目研究。   卫生部副部长、国家中医药管理局局长王国强、副省长雷于蓝、省政协副主席陈蔚文、广州市政协主席林元和等出席相关活动。活动得到刘昌孝、姚开泰、侯凡凡、钟南山、李连达、肖培根、陈可冀、李兰娟等8位院士的支持,并由刘昌孝等部分院士担纲课题研究。   抗生素无力应对“超级细菌”   近日,在印度等南亚国家出现的“超级细菌”NDM-1,目前已经蔓延到欧美、日本等多个国家并开始致人死亡,这一让绝大多数抗生素都束手无策的“超级细菌”,也使得全球医疗及医药研发机构都严阵以待。   据了解,“超级细菌”是革兰氏阴性杆菌、肺炎克雷伯菌、大肠杆菌或不动杆菌里含有一些酶的基因。大多数抗生素对这种所谓“超级细菌”没有效果。而普遍认为,滥用抗生素是产生“超级细菌”的关键原因。   中国工程院院士钟南山表示,中国滥用抗生素的情况较为严重,“大医院用抗生素的费用占用药费用近一半。目前,相当多的一般感冒、流感及病毒感染,医生常规开出抗生素的现象相当普遍。”   浙江大学医学院第一附属医院传染病诊治国家重点实验室教授肖永红称,中国真正需要使用抗生素的病人数量仅约占20%;中国的抗生素原料人均年消费量是美国的10倍。拥有13亿人口的中国是世界上滥用抗生素最为严重的国家之一,细菌整体耐药率远远高于发达国家。   中药防治有独特优势   据专家介绍,自然界中本来就存在大量的“天然耐药基因”,而人类对抗生素的滥用如同“筛选压力”,选择并进化这些整合有“耐药基因”的病菌,使得后者最终成为人类的噩梦———临床上的“耐药菌”。超级细菌的出现提示在抗生素研发过程中,不能仅仅凭新药对细菌、病毒的抑杀率高就认为是好药,更要关注其整体效果与长期效果。   中药来源广泛,成分复杂,具有多靶点抗菌作用,诸如金银花、板蓝根、穿心莲等中药不但对细菌、病毒有抑杀作用,更包括对人体免疫的调节和保护。与西药抗生素滥用催生“超级细菌”不同,研究发现诸如金银花、板蓝根、穿心莲等中药有着不同程度的改善耐药性的神奇功效。   自“超级细菌”出现后,面对西药的苍白,无论是医药学家还是企业界都开始把目光投向中医药。在此前的9月8日,卫生部表示,我国卫生部门正在严密防控“超级细菌”,全力避免中国成为重灾区。这也是我国官方首次对防范“超级细菌”表态。卫生部部长陈竺指示发挥中医药优势,国家中医药管理局要求加大对抗菌抗病毒的研究和支持力度。正是在这样的背景下,广药集团联合一些科研机构,提出包括中药及西药在内的一揽子重大研发计划。   力争5年内研发出“中药抗之霸   在中医药抗病毒产学研联盟模式和成果的基础上,广药集团筛选出抗微生物感染的中药产品群,联合华南新药创制中心、广州中医药大学等岭南地区的权威科研机构,并辐射到国际科研团队,进行共同攻关,并由刘昌孝等院士分别领衔三大研究项目:(1)白云山板蓝根等10大抗菌消炎中药改善耐药性研究;(2)抗菌消炎中药和西药抗生素联合用药方案筛选;(3)“中国中药抗之霸”新药研究课题。启动仪式上同时举行了三个项目的签约仪式。据悉,广药集团投入三项研究启动经费5000万元,华南新药创制中心也将配套经费支持。未来还可向国家、省、市各级政府部门申请资金支持。   王国强对广药集团快速反应和积极落实卫生部指示表示赞赏,并表示对抗菌消炎中药的研究给予重点关注和支持。李楚源则透露,由于岭南气候和土壤特殊,有大量的清热解毒等抗菌消炎中药药材,并在历史上积累了较为丰富的临床经验,广药集团将努力打造为全球最大的“抗菌消炎中药”研发和生产基地,力争在5年内研发出针对不同超级细菌的“中国中药抗之霸”。
  • “超级细菌”传播性不强,但应高度重视滥用抗生素问题
    一种名叫NDM-1的&ldquo 超级细菌&rdquo 最近在世界范围内引起了人们的高度关注,它具有极强的耐药性,哪怕最高级的抗生素都很难对付它。对此,瑞金医院临床微生物科主任倪语星教授昨天表示:&ldquo 超级细菌的出现提醒我们必须高度重视滥用抗生素问题,但细菌与SARS这类的病毒有截然不同的传播方法,它的传播性暂时还不会太强。&rdquo 最先报道这种超级细菌的是新一期的英国《柳叶刀传染病》杂志,英国卡迪夫大学医学院蒂莫西&bull 沃什发表了一篇论文,论文称&ldquo 超级细菌&rdquo NDM-1具有超强的抗生素耐药性。 NDM-1并不是细菌的名称,而是一种耐药基因,能够在细菌之间传递,一旦细菌获得这一基因,就可能变身为超级耐药细菌。目前,科学家多在大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌等中发现了此类变异的细菌。携带了这一耐药基因的细菌能够产生一种酶,名叫新德里一号金属酶,英文缩写为NDM-1,而它恰恰能水解和破坏大多数抗生素,使之失效。 大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌是两种比较常见的细菌,前者会引起泌尿道感染,而后者是细菌性肺炎的致病因素。 作为临床微生物专家,倪语星对NDM-1的出现非常重视和警惕,但他也表示,公众需要了解的是超级细菌的传播途径,学会预防,而非恐慌。与此前引起人们广为关注的SARS、甲流或者禽流感不同,这些细菌虽然常见,但并不是通过呼吸道或飞沫传播的,而是通过接触传播的,因此养成&ldquo 勤洗手、勤洗澡&rdquo 等个人卫生习惯,医疗机构加强消毒隔离等医院感染控制措施,就能够防护。 不过,倪语星说:&ldquo 我们需要反思超级耐药细菌产生的原因,人类正在自尝滥用抗生素的苦果。&rdquo NDM-1的出现已经是国际上大众媒体关注的第二种超级细菌了,此前一种名叫CA-MRSA,也就是社区获得性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。 近80年来,人类一直在用抗菌药物与细菌打一场&ldquo 道高一尺,魔高一丈&rdquo 的消耗战,在此过程中,抗菌药物不断升级,从青霉素到头孢菌素再到碳青霉烯类,而细菌也从普通耐药进化为超级耐药。 根据调查,这两种携带NDM-1的细菌最初都源于医院。在最初感染的患者中,有不少病例曾去过南亚&ldquo 医疗旅行&rdquo ,在当地接受过整容或者移植手术。超级细菌一般最初仅在医院内流行,感染住院且机体抵抗力较差的病人,这表明此类细菌虽然耐药性极强,可致病能力相对较弱。 令人担忧的是,细菌会继续变异,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌就经过变异,增强了致病能力,&ldquo 走出了医院,走进了社区&rdquo 。 倪语星说:&ldquo 人们不能再继续制造超级细菌了,抗生素在更大的范围内甚至整个社会都必须慎重使用。&rdquo 对于普通病人而言,不要随便服用抗生素。患上例如感冒等上呼吸道疾病都是病毒感染而不是细菌感染,不需要服用抗菌药物,只需要喝水、卧床休息,大部分情况下,就能够自行痊愈。 对于畜牧业者,也不能给鱼、猪、牛、羊等动物滥用抗生素,因为由此产生的耐药菌会通过排泄物进入泥土、水等环境中,最终也会回到人类身上。
  • 冷冻电镜揭示了细菌和人类膜蛋白之间惊人的相似之处
    简单生物体的细胞,如细菌,以及人类细胞,都被一层膜包围着,它可以完成各种任务,包括保护细胞免受压力。在一个联合项目中,来自美因茨约翰内斯古腾堡大学 (JGU)、德国于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich) 和海因里希海涅大学杜塞尔多夫 (HHU) 的研究人员在细菌中发现的一种膜蛋白与一组负责重塑和重建人体细胞膜。根据研究人员的说法,这两个蛋白质组之间没有联系之前是已知的。然而,此次研究过程中,通过冷冻电子显微镜,发现细菌和人类的膜蛋白惊人地相似。细菌应激反应大约 30 年前,噬菌体休克蛋白 (Psp) 系统在细菌中被发现。“今天,我们知道 Psp 系统会响应多种类型的膜应力而被激活。然而,一些分子细节仍然令人费解,” 美因茨约翰内斯古腾堡大学膜蛋白组负责人德克施耐德(Dirk Schneider) 教授解释说。 “这就是为什么我们决定仔细研究 Psp 系统的核心蛋白。”施耐德及其同事最近发现了 Psp 代表 IM30 如何在细胞膜上形成保护性地毯状结构以应对膜应力。在他们的最新工作中,他们仔细研究了噬菌体休克蛋白 A (PspA),它在 Psp 系统中起着关键作用。 人类 酵母 细菌不同膜蛋白之间的结构相似性 [Benedikt Junglas、Dirk Schneider、Carsten Sachse]冷冻电子显微镜显示 PspA 形成长的螺旋形管,可以将生物膜包裹在内腔中。高分辨率图像首次显示了 PspA 如何局部溶解单个膜,然后将它们重塑为更大的单元,甚至介导新膜结构的形成。PspA 的原子低温电子显微结构:细长的分子是螺旋纳米棒的基本构建块(左)。灰度低温电子显微照片和示意图模型显示了掺入脂质的 PspA 管。“数千个 PspA 构建块可以组装成大型螺旋结构。因此,它们是我们冷冻电子显微结构分析的理想研究对象,”来自 Forschungszentrum Jülich 和 HHU Düsseldorf 的 Carsten Sachse 教授说。“在显微镜下,我们意识到 PspA 具有类似于 ESCRT-III 蛋白质的结构,我们的实验室已经在研究它,”他补充道。“这完全出人意料,表明阐明蛋白质结构是多么重要细节......数十亿年后,这两组蛋白质在遗传上已经发生了分歧,以至于只能根据它们的结构来检测它们的相似性。”“基于 PspA 和真核 ESCRT-III 蛋白的相似结构和功能特性,我们已将 PspA 鉴定为进化上保守的 ESCRT-III 膜重塑蛋白超家族的细菌成员,”作者在 Cell 中写道。研究发表在Cell 《细胞》上。符斌 供稿
  • 利用qPCR结合NGS,西湖大学首次证实细菌促进癌症转移
    作为女性最常见的恶性肿瘤之一,影响乳腺癌进展的因素十分复杂且尚未明晰。4月7日,西湖大学生命科学学院蔡尚团队在《细胞》在线发表的最新研究论文,首次证实了乳腺癌组织中存在多种独特的“胞内菌”,并揭示了它们在肿瘤转移定植过程中所起的关键作用。这一研究为深入理解肿瘤转移及临床治疗提供了全新思路。什么是16S rRNA?16S rRNA 基因是编码原核生物核糖体小亚基的基因,长度约为1542bp,其分子大小适中,突变率小,是细菌系统分类学研究中最常用和最有用的标志。16S rRNA基因序列包括9个可变区和10个保守区,保守区序列反映了物种间的亲缘关系, 而可变区序列则能体现物种间的差异。 16S rRNA基因测序以细菌16S rRNA基因测序为主,核心是研究样品中的物种分类、物种丰度以及系统进化。二代高通量测序原理目前二代测序是一个边合成边测序的过程,使用的是荧光可逆终止子。每个可逆终止子的碱基3’端都有一个阻断基团,而在侧边带有一种荧光。由于有4种不同的碱基(ATCG),因此也会有对应4种不同颜色的荧光。开始扩增每次结合上一个碱基,DNA的扩增便会停止,此时能收到一种荧光信号。然后放试剂除去阻断基团,进行下一个碱基的结合,以此类推得到一连串的荧光信号组合序列。而根据荧光的颜色我们便可以确定每一个位点的基因型,即可以得到这一段DNA片段的序列。
  • 超级细菌几乎可抵御所有抗生素 10年内无药可治
    能抵御几乎所有抗生素 已致死一人 多为旅行感染 一些细菌被发现含NDM-1基因 澳大利亚专家观察“超级细菌”   比利时医疗人员13日证实,一名比利时人死于据信源自南亚的超级细菌。这种细菌抗药性极强,几乎能抵御所有抗生素,已经感染英国、美国、瑞典、荷兰、澳大利亚个别居民。欧洲专家预计,至少10年内没有抗生素可以有效对付这种细菌,因此呼吁全球密切监控阻止超级细菌传播。   一个多国专家小组提醒,超级细菌感染者多为曾在南亚国家旅行或接受手术的人。对于研究人员将超级细菌源头指向印度,印度政府表示强烈不满。   比利时 一感染者死亡   比利时布鲁塞尔一家医院的医生13日告诉当地媒体,一名曾在巴基斯坦出车祸并在那里接受短暂治疗的比利时男子于今年6月死亡。这名医生没有交代死者身份,只说他在巴基斯坦入院治疗时感染含超级抗药基因NDM—1的细菌。“他遭遇车祸,腿部受伤,因接受大手术入院治疗,随后回到比利时,但回国时已感染这种超级细菌。”医生说。   医生曾用强力抗生素黏菌素治疗这名患者,但仍无法挽救他的生命。按法新社说法,这名比利时男子是“NDM—1超级细菌”致死第一人。另有一名比利时男子因在黑山遭遇车祸感染这种超级细菌,随后在比利时接受治疗,上月康复。   英国 去年已发现病例   英国医学杂志《柳叶刀》最新一期刊登研究报告称,2009年英国就已经出现了NDM—1感染病例的增加。参与这项研究的英国健康保护署专家大卫利弗莫尔表示,大部分的NDM—1感染都与曾前往印度等南亚国家旅行或接受当地治疗的人有关。   而研究者在英国研究的37个病人中,至少有17人曾在过去1年中前往过印度或巴基斯坦,他们中至少有14人曾在这两个国家接受过治疗,包括肾脏移植手术、骨髓移植手术、整容手术等。不过,英国也有10例感染出现在完全没有接受过任何海外治疗的病人身上。   澳大利亚 三人确诊   研究人员警告,随着越来越多美国人和欧洲人赴印度、巴基斯坦接受整形手术,超级细菌可能在全球蔓延。法新社援引堪培拉医院传染病部门主任科利尼翁的话报道,曾赴印度接受手术的3名澳大利亚人确诊感染超级细菌,“我们在他们的尿液中发现这种具多重抗药性、难以对付的细菌。如果细菌传染给其他人,确实是个问题。”   法国 “超级细菌”威力减弱   法国国家医学与健康研究所13日报告说,该国一家医院日前在一名受伤者的皮肤样本中发现具有超强抗药基因的细菌菌株,但这些菌株的抗药性不太强,这名受伤者也未受到感染。   研究所专家诺曼德当天对媒体说,医生在治疗一名受伤者时提取了他的皮肤样本,后来发现样本中有一些细菌菌株含有超级抗药的NDM-1基因,患者随后被隔离治疗。根据目前掌握的情况,这名受伤者并未感染“超级细菌”,其健康状况很稳定。   NDM-1基因之所以引起医学界的担忧,是因为携有该基因的一些细菌对抗生素具有抗药性。但法国发现的携有这一基因的细菌对几种药物不具备有效“抵抗力”,法国医学专家因此呼吁民众不要惊慌。   危害多大 10年内无药可治   NDM—1,意思是“新德里金属蛋白酶—1”,是一种超级抗药性基因。这种脱氧核糖核酸结构可以在同种甚至异种细菌之间“轻松”复制。研究人员现阶段多在大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌等细菌内发现NDM—1基因。   含这种基因的细菌对几乎所有抗生素具有免疫力。就连“杀伤性较强的”碳青霉烯类抗生素也拿这类细菌束手无策。欧洲临床微生物和感染疾病学会说,预计至少10年内没有抗生素可以“消灭”含NDM—1基因的细菌。澳大利亚堪培拉医院传染病部门主任彼得科利尼翁说:“这类细菌难以对付,(更准确地说,)我们没有任何药物可以对付它。”   如何应对 全球严密监控   美联社分析,这种超级细菌虽恐怖,但控制它的传播并非没有办法,毕竟迄今感染患者人数较少。英国伯明翰大学分子遗传学教授克里斯托弗托马斯说:“我们可能正处于新一轮抗生素抗药性的初始阶段,我们仍有能力阻止它。”他认为,良好的监控和疾病控制程序可以阻止超级细菌传播。   加拿大卡尔加里大学微生物学专家约翰皮特奥特这般评论《柳叶刀传染病》那篇关于超级细菌的报告:“应该用极端严密的监控阻止多重抗药性细菌传播。”他建议国际社会加强对超级细菌的监控,尤其是那些推广“医疗旅行”的国家。   谁是祸首?滥用抗生素所致   研究人员认为,滥用抗生素是出现超级细菌的原因。抗生素诞生之初曾是杀菌的神奇武器,但细菌也逐渐进化出抗药性,近年来屡屡出现能抵抗多种抗生素的超级细菌。由于新型抗生素的研发速度相对较慢,对付超级细菌已经成为现代医学面临的一个难题。   风波:印度抗议 凭啥叫“新德里”   印度卫生部发表声明,对英国杂志刊登报告将超级细菌源头指向印度表示不满,并强烈抗议英国卫生部的相关警告及把使细菌获得超级抗药性的基因命为“新德里金属蛋白酶—1”(简称NDM-1)的做法。   印度卫生部声明称,把超级细菌和“印度医院外科手术的安全联系在一起,还用彼此不相关的例子证明这一点……从而说明印度不是一个安全的地方,是错误的。”印度政府还抗议用“新德里金属蛋白酶—1”命名超级抗药基因。印度著名心脏病专家特里罕认为,将“超级细菌”命名为“新德里”,是将这样一个可怕的致病源头直接指向印度,将对印度“医疗旅游”产生严重负面影响。印度外科手术费用远比欧美便宜。据新华社   链接:超级病菌怎样炼成?   1920年 医院感染的主要病原菌是链球菌。   1960年 产生了耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA),MRSA取代链球菌成为医院感染的主要菌种。耐青霉素的肺炎链球菌同时出现。   1990年 耐万古霉素的肠球菌、耐链霉素的“食肉链球菌”被发现。   2000年 出现绿脓杆菌,对氨苄西林、阿莫西林、西力欣等8种抗生素的耐药性达100% 肺炎克雷伯氏菌,对西力欣、复达欣等16种高档抗生素的耐药性高达52%-100%。   2010年 研究者发现携有一个特殊基因的数种细菌具有超级抗药性,可使细菌获得超级抗药性的基因名为NDM-1。
  • MALDI-TOF助力华南农大孙坚团队,细菌耐药性研究取得重要新进展!
    导读细菌耐药性的出现严重威胁到全球人类和动物的健康,研究细菌耐药性是微生物研究的重点领域。近年来,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)已成为微生物鉴定的常规技术,但其在微生物耐药性研究中的应用尚处于起步阶段。替加环素是一种新型四环素类抗生素,被世界卫生组织列为治疗临床多重耐药菌感染极其重要的抗菌药物,被认为是治疗产碳青霉烯酶多重耐药肠杆菌感染的“最后一道防线”。然而,质粒介导的新型高水平替加环素耐药基因Tet(X3/X4)的出现,威胁到替加环素在临床多重耐药菌感染中的疗效,但其潜在机制尚不清楚。使用MALDI-TOF快速地对替加环素耐药基因Tet(X)不同突变体的单加氧产物进行定性分析的方法,大大地拓展了MALDI-TOF在细菌耐药性检测中的应用。细菌耐药性的出现威胁抗生素的疗效 近期,华南农业大学兽医学院孙坚教授团队在微生物领域知名刊物《mSystems》上发表题为《Evolutionary Trajectory of the Tet(X) Family: Critical Residue Changes towards High-Level Tigecycline Resistance》的研究成果。该研究探索了导致Tet(X)功能增强的关键氨基酸变化,并据此阐明了Tet(X)的结构特征和进化路径。通过结构域互换和位点定向突变实验,成功识别了5个导致Tet(X)活性增强的残基突变(L282S、A339T、D340N、V350I和K351E)。结构分析表明突变残基不直接参与底物结合或催化,而是通过间接改变构象动力学影响酶的活性。该研究扩展了对Tet(X)同系物的结构特征和功能演变的认识,为后续特异性抑制剂的筛选和新型四环素类抗生素的开发提供了依据。mSystems,May/June 2021 Volume 6 Issue 3 e00050-21 MALDI-TOF/TOF对不同Tet(X)突变体进行功能验证在BL21(DE3)-pET28大肠埃希菌表达系统中引入Tet(X2)、Tet(X4)和3个定点诱变突变体(L282S、A339T-D340N和V350l-K351E)。将体外纯化后的蛋白(酶)依次加入含Mg2+和NADPH的伊拉瓦环素缓冲液中,反应15分钟后,用质谱法检测药物的单加氧产物峰(图1)。取1 μL的上清溶液点到靶板上,待干燥后,覆盖1 μL CHCA( α-氰基-4-羟基肉桂酸)基质溶液,待自然干燥后,将靶板送入质谱分析(岛津AXIMA-Performance)。 图1. AXIMA Performance – MALDI TOF/TOF上机流程图 结果显示,在反应15分钟后,所有突变体在m/z 574处都出现了额外的峰,与伊拉瓦环素分子量增加16Da后的单加氧产物的分子量相对应(图2)。结合紫外全波长扫描结果,证明了这几个位点的氨基酸变化仅增加酶的活性而未改变Tet(X)的单加氧特性。图2. 不同Tet(X)突变体的功能验证(a) Tet(X)降解伊拉瓦环素的模型图 (b)基于MALDI-TOF的单加氧产物的质谱测定 AXIMA Performance – MALDI-TOF/TOF 质谱仪AXIMA Performance 作为岛津功能强大的科学研究级MALDI-TOF/TOF仪器,可用于常规分子量检测、微生物的快速鉴定、聚合物分析。还可以多方位的开展高通量蛋白质组学研究,包括多肽、蛋白分子量测定,蛋白鉴定,多肽序列分析,翻译后修饰研究,如磷酸化,糖基化研究等。高通量自动化蛋白鉴定,高分辨双离子门,高能CID技术进行MS/MS,新型曲线场反射器等前沿技术使该仪器成为蛋白质组学研究的有力工具。 图3. 岛津AXIMA-Performance质谱仪 l 真正的高能MS/MS—实验室参考系的碰撞能量为20keV的CID。l 采用革新的离子门技术达到理想的母离子选择分辨率。l 出色的灵敏度-无损失技术保证无MS/MS信号丢失。 专家心声华南农业大学兽医学院孙坚教授在开展细菌耐药性相关的课题研究中,常使用岛津MALDI-TOF质谱仪进行样品检测。孙老师表示,在细菌耐药性研究过程中,岛津公司生产的AXIMA Performance质谱仪能够帮助他们快速地对不同Tet(X)突变体的单加氧产物进行定性分析,该仪器具备操作简单,高通量和准确性高等优点,为该团队的研究提供了有力的帮助,提高了研究效率。 华南农业大学兽医学院孙坚教授 参考文献1.Cui C-Y, He Q, Jia Q-L, et al. 2021. Evolutionary trajectory of the Tet(X) family: critical residue changes towards high-level tigecycline resistance. mSystems 6:e00050-21. https://doi.org/10.1128/mSystems.00050-21.2.Cui Z-H, Zheng Z-J, Tang T, et al. (2020) Rapid Detection of High-Level Tigecycline Resistance in Tet(X)-Producing Escherichia coli and Acinetobacter spp. Based on MALDI-TOF MS. Front. Cell. Infect. Microbiol. 10:583341. doi: 10.3389/fcimb.2020.583341. 本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 全球首创!国产自研微生物进化仪,让工业菌种创制“上高速”
    合成生物学作为生物经济发展的关键技术已经被推向了风口。2022年,中美先后发布生物经济领域的发展规划。5月,国家发展改革委发布《“十四五”生物经济发展规划》,这是我国首部生物经济的五年规划,明确了生物经济发展的具体任务。9月12日,美国总统拜登签署《关于推进生物技术和生物制造创新以实现可持续、安全和可靠的美国生物经济的行政命令》。据企查查数据显示,在存量方面,我国现存27.1万家合成生物相关企业;在注册量方面,近十年,我国合成生物相关企业每年注册量逐年增加,其中, 2020年新注册的企业数量增至3万家,同比陡增226.8%,此后三年虽增速放缓,但2023年全年新注册8.2万家合成生物相关企业,成为近十年新高。可见,在政策和技术优势的双重加持下,国内合成生物学产业发展迅速。近十年我国合成生物相关企业注册量&增速(单位:万家)(注:本次数据来源于企查查;统计时间为2024/5/10)合成生物学作为一种具有颠覆性意义的新兴技术,其应用范围已经涵盖农业、食品、医药健康、化工等各个方面,为绿色生物制造产业的发展提供着技术支持。微生物战略资源严重短缺:我国核心菌种自主率不到20%工业菌株作为生物制造的“灵魂”,同时也是合成生物学研究中的底盘细胞,经过基因编辑等技术重新设计合成通路,最终成为高效细胞工厂:只需获取简单物质便能合成出人类所需的产品,例如胶原蛋白、乙醇等。因此,积极开展自主工业菌种的设计创制研究是爆涨我国生物制造产业新质生产力发展的关键。然而,有数据显示,我国核心菌种自主率不到20%、核心工业酶的自主率不到25%、益生菌核心菌株的自主率不到10%,微生物战略资源严重短缺,工业菌种创新率低严重制约着我国生物制造产业的发展,那么,如何突破工业菌种的创新难题呢?清华大学邢新会教授在报告中表示,“设计-构建-测试-学习(DBTL)”循环能力是关键,而科学仪器作为产业发展不可或缺的一环,其在提高“DBTL”循环能力方面也发挥着重要作用。全球首创微生物进化仪,加快“DBTL”循环能力提到这里,邢教授以自动化生物铸造系统为例向我们展示了提高DBTL循环的方法:用机器人/机械臂将菌种、涂布接种仪、菌落挑取仪、摇床、移液工作站、酶标仪等关键仪器设备进行连接。但同时他也指出,该系统存在设备系统复杂、运行成本高、通量受限于培养体系等问题。因此,邢教授及其生物育种技术与装备团队长期致力于高通量生物育种技术与装备的研发,同时,也在“合成生物制造技术”、“活性-药效-安全筛选评价技术与装备”方面开展了许多工作,涵盖了从生物功能发现到功能制造。邢教授团队通过等离子技术研发出了ARTP(Atmospheric and Room Temperature Plasma)高通量诱变育种仪,该装备实现了常温常压下的突变育种,并成功孵化了天木生物进行商品化制造。在实现了突变后,邢教授与清华大学张翀教授合作利用微流控实现了高通量/自动化细胞培养和单细胞筛选。至此,基于微流控技术开发出了一系列高通量工业表型测试技术与装备,然后通过基因编辑技术开展高通量基因型-工业表型关联新方法的研究,进而产出系列新装备、带动新标准、研发新菌种,为合成生物学与绿色生物制造产业的发展提供技术平台支撑。常压室温等离子体诱变育种仪ARTP(点击进入详情页)邢教授团队研发出的高通量皮升级液滴单细胞分选系统DREM Cell、高通量微升级液滴单细胞分选系统 MISS Cell的核心技术指标相当甚至优于国际竞争仪器,高通量微升级微生物液滴培养仪MMC和毫升体系微生物适应性进化仪EVOL Cell为全球首创。其中,MMC可以实现连续15天200克隆,EVOL Cell可以实现4通道无气泡供养。(点击下方仪器名称即可进入页面详情页)左:高通量皮升级液滴单细胞分选系统DREM Cell,右:M高通量微升级液滴单细胞分选系统 MISS Cell左:高通量微升级微生物液滴培养仪MMC,右:毫升体系微生物适应性进化仪EVOL Cell在报告的最后,邢教授通过分子克隆全自动挑取、自动进化培养甲醇依赖型大肠杆菌、创制下一代蛋白和多肽合成细胞工厂等6个实际场景的应用,充分证明了这几款仪器在自动化、高通量工业菌株性能精准改造等方面的应用优势。注:上述内容节选自清华大学邢新会教授的《创新高通量育种装备体系,支撑生物制造新质生产力发展》。“合成生物学先进工具与解决方案”主题约稿活动合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前,合成生物技术已经广泛应用于食品、农业、医疗等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布,被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨,但当前构建合成生物系统的内在逻辑尚处于摸索阶段,整个合成生物学领域正处于发展初期,需要先进的使能技术及解决方案推动合成生物学产业快速发展......为帮助广大科研工作者及时了解前沿技术进展、创新产品与解决方案,仪器信息网特此约稿。欢迎投稿,投稿文章将于话题专栏展示并在仪器信息网相关渠道推广,投稿邮箱:chensh@instrument.com.cn,关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系:13171925519(同微信)。(点击下图进入专题详情页面)
  • 超级细菌的中国现实
    10月26日,中国疾病预防控制中心公布,在对既往收集保存的菌株进行监测中,发现了3株NDM-1基因阳性细菌(即超级细菌)。   自从8月国外报道有患者感染携带NDM-1基因细菌以来,中国有没有“超级细菌”(Superbug)的问题就是公众的关注焦点,直到此次公布之前一星期,中国的官方说法还是,中国没有发现“超级细菌”。   在国外广泛报道发现携带NDM-1耐药基因细菌之后,中国的卫生部组织了对既往收集保存的菌株进行NDM-1耐药基因检测,检出3株NDM-1基因阳性细菌。   中国疾病预防控制中心发现的2株携带NDM-1耐药基因细菌来自今年3月宁夏回族自治区2名新生儿的粪便标本,是有NDM-1耐药基因的屎肠球菌。对该2名幼儿再次进行的NDM-1耐药细菌的检测,结果均为阴性。   另一株携带NDM-1耐药基因的鲍曼不动杆菌,自福建省一名患肺癌的老年病例分离得出,该患者已死亡,其主要死亡原因为晚期肺癌。鲍曼不动杆菌是条件致病菌,可导致免疫功能低下的病人感染。其在该患者病程发展中的作用尚不明确。   监测网络滞后   此次发现的携带NDM-1基因细菌来自相距很远的宁夏和福建 且是完全不同的两类细菌 (一种是革兰氏阳性菌,一种是革兰氏阴性菌),差别很大,不可能来自同一感染源 住院时间分别是3月和5月。因此,几乎可以完全排除境外传入的可能,携带NDM-1基因的超级细菌早已存在于中国,只是未被监测到而已。这就暴露了中国监测体系的滞后。   8月份,国外出现了“超级细菌”的报道。中国开始加强印度等国外进入中国的旅客检疫。与此同时,卫生部与国家传染病重大专项平台,就开展了NDM-1耐药基因细菌的检测。   “两名新生儿是3月份患病,住院时间是10天左右。当时还没出现‘超级细菌’。按此推断,当时医院肯定不是按‘超级细菌’治疗的,应该是按腹泻、肠道感染治疗的。”中国疾病预防控制中心传染病预防控制所所长、传染病预防控制国家重点实验室主任徐建国说。后来有专家调查过一次,由于治疗档案没提取到,无法得知治疗方式。据了解,两名新生儿是在一个县级医院治疗。按卫生政策有关要求,进入医院的患者都要留存档案。但有关专家表示,“县级医院,可能管理松散”。   在军事医学科学院疾病预防控制所的实验室,从福建省一个医院报送的200多株菌株中检出1株NDM-1基因阳性鲍曼不动杆菌,经过表型鉴定、基因分析和测序,最后经过中国医学科学院实验室的平行检测,证实这株菌带有NDM-1基因。   根据浙江大学医学院第一医院、传染病诊治国家重点实验室教授肖永红介绍,从这三名患者分离得到菌株来自“卫生部细菌耐药监测网”中的医院。   在2005年,卫生部、国家中医药管理局和总后卫生部决定建立全国“抗菌药物临床应用监测网”和“细菌耐药监测网”。“卫生部细菌耐药监测网”由两大部分组成,第一部分为初级监测网,第二部分为中心监测网。   到2010年,监测网已覆盖全国170余家三级甲等医院。其中,中心网包括全国不同地区20家医院,已开展3届中心网监测工作。基础网主要为各省市的三级甲等医院,目前已覆盖全国一百多家医院,每年分四个季度将临床分离菌株药敏结果上报。   但从监测网建立之始就参与其中的肖永红介绍,现有的监测是被动监测,主要是获得细菌耐药性变化趋势和不同地区之间的比较等方面的信息,是对现在已经发生的耐药做一个常规的监测。这样的监测网络时间上会滞后,不适于监测新发的耐药现象,或者一些耐药率比较低的情况。   “其次,现在的监测网络只覆盖到了省会城市和三甲医院,其广度和深度都有限 而且是年度监测,一年一个报告,时效性差,”肖永红说,“监测的发展方向,在深度、广度和时效性方面都应该提高,获得技术,采取措施及时加以研究。”   药高一尺,菌高一丈   抗生素与细菌之间的战争始于1929年弗莱明 (Fleming)的伟大发现——青霉素。抗生素首战大胜。   1943年,发现了链霉素,并在1947年投入了市场。人类战胜了结核病。抗生素再下一城。   抗生素日益发展,建立了庞大的抗菌素制药工业。在1971年至1975年达至巅峰,5年间共有52种新抗生素问世。   但形势随之逆转,从1980年代开始,每年新上市的抗生素逐年递减。一方面的原因是开发新抗生素越来越难,另一方面则是细菌快速形成的耐药性。   细菌对抗生素形成耐药性,实际上只是一种“被选择”。在数量惊人庞大的细菌群体中,细菌个体并不完全相同,彼此之间总是存在一些差异。这些差异产生的原因在于突变。突变在漫长的生命演化过程中一直就存在,只是偶然,一些突变改变了细菌的基因,使之获得了耐药性。   在抗生素出现之前,这些产生耐药性的突变会在细菌群体中逐渐消失。但抗生素出现后,这些突变有了新的意义。抗生素对细菌进行了“选择”,没有耐药性的细菌被杀灭了,而有耐药性的基因生存了下来,菌群的结构发生了变化:非耐药菌越来越少,耐药菌越来越多。   耐药性对于抗生素如影相随,只要使用抗生素就会形成耐药性,使用抗生素越多,形成耐药性也就越快。   此次的“超级细菌”实际上就是对几乎全部已有抗生素都具有耐药性的“泛耐药菌(pan-resistantbacteria)”在9月28日,卫生部下发的《产NDM-1泛耐药肠杆菌科细菌感染诊疗指南(试行版)》中,“超级细菌”的正式名称也是泛耐药菌。   卫生部抗菌药物临床应用监测中心顾问专家、复旦大学附属华山医院抗生素研究所的张永信教授告诉本报记者,感染了泛耐药菌并不是不可治愈,采用多粘菌素或多种抗生素联合用药的方式可以治疗泛耐药菌感染。   国外的资料显示,某些临床疾病已经治愈的出院患者仍可携带NDM-1耐药基因细菌,但由于这类耐药菌多为条件致病菌或人体正常菌群细菌,通常不会在社区环境内普通人群中传播。在中国检出的两类细菌都是条件致病菌。   在卫生部的《诊疗指南》中写道,“超级细菌”的“传播方式尚无研究报道,但根据患者感染情况以及细菌本身特点,可能主要通过密切接触,如污染的手和物品等方式感染。”易感人群为:“疾病危重、入住重症监护室、长期使用抗菌药物、插管、机械通气等。”   张永信认为,一般公众不会轻易感染“超级细菌”,因为这些细菌是还局限在医院的特定环境中。“医生和护士天天与之打交道”,应该注意的是具有危险因素的人,如“开了大刀的人、老人、新生儿、进行化疗免疫功能下降的肿瘤病人等”。   但这次欧美国家发现的病例已经表明,“超级细菌”可以通过接受医疗服务的人体进行洲际传播。“健康人一般不会感染‘超级细菌’。即便在医院等地有接触到,回到社区一段时间后,就消失了。目前的感染还局限在特殊人群,但值得关注的是,一旦耐药性基因传到了致病性强的细菌中,情况就会变得严重。”肖永红说。   抗生素使用大国   弗莱明自微生物之间的 “抗生现象”中发现了青霉素之后,人类已经开发了超过130种抗生素,是人类医疗健康无与伦比的福音。但因为放肆随意地使用抗生素,耐药菌越来越多,耐药性的形成也越来越快。在对细菌的战斗中,人类正在失去最重要的,几乎是唯一的依靠。   在中国,抗生素不合理、不规范的使用一直普遍存在。   据2006-2007年度卫生部全国细菌耐药监测结果显示,全国医院抗菌药物年使用率高达74%。在美、英等发达国家,医院的抗生素使用率仅为22%~25%。而中国的住院患者中,抗生素的使用率则高达70%,其中外科患者几乎人人都用抗生素,比例高达97%。   抗生素在养殖业中也大量使用。这些药物一是用于预防动物生病 二是在饲料中添加抗生素,可以促进动物生长,这已是养殖业内通行的做法。这类做法的后果就是抗生素弥漫到整个环境中,可以通过各种途径,在人体内蓄积。   不惜用抗生素后果严重。中国耐药菌的分离率远高于抗生素使用受到严格控制的国家,耐药菌的形成速度也远远快于这些国家。以耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)为例,“在印度和中国,MRSA在菌群中已经占到50%-70%,而在瑞典、丹麦、芬兰等北欧国家,还不到5%,”肖永红告诉记者,“而且2000年之后,增加的速度非常快。细菌产生突变速度相同,是抗生素泛滥的环境加快了耐药菌的形成。”   金黄色葡萄球菌是一种常见的病菌,可引起皮肤、肺部、血液、关节感染。最开始,青霉素对之有效,但很快失效。后来采用了甲氧西林(半合成青霉素),仅两年就出现了耐药菌,形成了难以杀灭的MRSA。   在2004年,卫生部等部门颁行了《抗菌药物临床应用指导原则》,对抗生素的使用作出了详尽的规定,随后又有2008年的48号文和2009年的38号文强化抗生素药物的使用规范。力度不可谓不大。   然而,情况虽有所改善,但执行仍旧不力。“不是每一所医院和每一位医生都能做到。”肖永红叹道。参与了《指导原则》制定的卫生部合理用药专家委员会副主任委员吴永佩也表示,不规范使用抗生素是耐药菌急剧形成的原因之一。对于在养殖业中使用抗生素,至今仍无明确的法规。   抗生素的不合理使用其实只是中国医疗体系中药物不合理使用的一个层面。影响药物合理使用的所有因素也都影响到了抗生素的使用。例如,因“医患关系”和“举证责任倒置”产生的“保护性医疗”反映在抗生素的使用上就是多用抗生素,用好抗生素。“以药养医”的困境投射到抗生素使用上,也大大增加了其用量。
  • 元英进团队取得重大突破 可大幅加速生产菌株进化
    p    /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/31157386-2a1e-488f-97f4-655b8e902703.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 图1.精确控制合成型单倍体和二倍体酵母基因组重排 /span /strong /p p    /p p style=" text-align: center " img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/dcdedaf6-acf0-48a6-9b17-f22b4b181fba.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 图2.体外DNA重排 /span /strong /p p & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 3.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/ae66707e-4c9c-45a9-8102-56b948d07948.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 图3.杂合二倍体与跨物种基因组重排 /span /strong /p p   在国家自然科学基金项目(项目编号:21750001,21621004)等资助下,天津大学元英进教授带领的合成生物学研究团队开发了一系列原创的基因组重排技术和策略,在化学再造酵母应用领域取得重大突破。研究成果分别以“Precise control of SCRaMbLE in synthetic haploid and diploid yeast”(精准控制合成型单倍体和二倍体酵母基因组重排),“In vitro DNA SCRaMbLE”(体外DNA重排)和“Heterozygous diploid and interspecies SCRaMbLEing”(杂合二倍体和跨物种基因组重排)为题,于2018年5月22日在Nature Communications(《自然· 通讯》)上同期发表三篇研究论文。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 论文链接: /strong /p p style=" text-indent: 2em " https://www.nature.com/articles/s41467-018-03084-4 /p p style=" text-indent: 2em " https://www.nature.com/articles/s41467-018-03743-6 /p p style=" text-indent: 2em " https://www.nature.com/articles/s41467-018-04157-0 /p p   遗传变异是生物进化的源泉,促使生物在亿万年间可以不断适应环境、不断进化。科学家们开发出多种遗传变异技术,通过改变物种的基因型,为研究多样的生物表型提供原料。然而先前的遗传变异技术大多只针对基因层面(SNP, Indel)进行小规模改造,在更加复杂的基因组结构变异层面(SV)的人工构建仍面临挑战。 /p p   研究团队开发了精确控制合成型单倍体和二倍体酵母基因组重排技术,通过设计“与门”开关实现对合成型酿酒酵母基因组重排过程的精准调控,结合酵母细胞生活史开发了多轮迭代基因组重排技术,经过5轮迭代重排可以使作为细胞工厂产品的胡萝卜素产量提升38.8倍。深度测序分析揭示基因组发生了大量的重复,缺失,易位和倒置(图1)。本研究可以大幅加速生产菌株的快速进化,解析基因组结构变异与功能发现之间的关系,提升能源医药化学品的生产合成。 /p p   研究团队开发了一种体外DNA重排技术,通过Cre酶与包含多loxPsym位点DNA的体外反应体系构建,产生了含有基因删除、反转和复制的结构变异文库,并且使用单分子实时测序技术表征了结构变异文库的多样性(图2)。该体外重排技术提供了一种独特且高效的构建DNA文库方法,有助于开展便捷的表型和结构变异基因型关联分析,对结构变异的基础研究与代谢通路的工程优化具有重要意义。 /p p   团队还与纽约大学Michael Shen合作开发了杂合二倍体与跨物种基因组重排技术,通过酵母交配的方式将具有灵活基因型的合成型酵母与具有多样化表型的野生型酵母相结合,使得合成型酵母基因组重排系统驱动杂合二倍体和跨物种二倍体的进化。研究人员分别通过杂合二倍体基因组重排和跨物种基因组重排,获得了可以在摄氏42度下生长加快的菌株和咖啡因耐受性明显增强的菌株,并且通过基因组测序分析定位了表型进化的结构变异靶点(图3)。该技术一方面有助于加速工业微生物的性状改良,另一方面对于挖掘新的生物学知识有重要意义。 /p p   该系列研究成果是合成酵母基因组工作的重要应用延伸和理论支撑,促进了合成基因组学和基因组重排领域的快速发展。 /p
  • 农作物转基因之外的另一条途径 “基因超进化”技术诞生
    p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 以往,人们对转基因作物的争论焦点是,把外源基因(如来自病原体、细菌的基因)转入农作物后,外源基因是否存在安全隐患?那么,能否找到一条仅靠农作物自身基因突变,就获取作物抗病虫、抗除草剂等优良性状基因的路径?一种旨在实现上述目标的“基因超进化”技术已在四川诞生,并获四川省科技计划项目支持。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 目前,该项目科研团队已通过自主研发的“基因超进化”技术,在实验室内对水稻自身的EPSPS基因(抗草甘膦除草剂基因)进行高通量筛选、分离,促进其定向、高速进化,得到高抗草甘膦的功能性基因,并获得两项发明专利。 /p p strong & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 一个试管两天完成百万基因筛选 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 寻找优良基因一直是农业育种界的目标,但仅靠植物自身的基因突变,是漫长且随机的过程。上世纪90年代,种业巨头孟山都率先在农杆菌中分离出EPSPS基因的突变体CP4基因,并将该基因转入植物使其获得草甘膦抗性,这也开启了全球农业转基因的浪潮。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp “CP4并非来源植物,而是来自草甘膦生产工厂内发生突变的‘农杆菌’,这成为转基因作物最大的争议。”项目承担企业——四川天豫兴禾生物科技有限公司首席科学家胥南飞说,由于所有植物都不含有抗草甘膦基因,这使得传统的、仅限植物之间的基因育种,很难获得抗草甘膦的基因,最终科学家只有将细菌中的抗体基因转入植物。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 为找到一条仅靠农作物自身基因突变,就能获取抗病虫、抗除草剂等优良基因的路径,曾在孟山都、巴斯夫、拜尔等农业科技公司任职近20年的胥南飞,于2015年在四川创立企业并启动研发“基因超进化”技术。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp “基因超进化是指在一个特定的系统中,使植物的目标基因按照预设的要求,完成高效、快速、定向的进化过程,从而形成我们所需要的突变性状基因。”胥南飞说,这项技术的创新在于,能够将目标基因从水稻等作物中提取出来,在实验室进行大规模突变和高速筛选,“传统的基因进化、筛选,100万个基因才可能筛选出1个有用基因,且需要100亩土地、6个月时间才能完成;而运用基因超进化技术后,在实验室中完成100万个植物基因的筛选,仅需一个试管、两天时间就能完成。” /p p strong & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 为农作物基因编辑“量体裁衣” /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 目前,胥南飞团队已承担四川省科技计划项目《植物抗草甘膦功能基因的快速进化与筛选研究》,其目标正是运用“基因超进化”的原理建立抗草甘膦除草剂基因的高效进化、筛选系统,使其能够大量地制造EPSPS基因突变体,并通过循环进化不断提升该基因对草甘膦的抗性。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 记者在胥南飞团队已获得的专利证书中看到,该团队已经筛选获得的高抗草甘膦基因,是当前全球使用最广泛的草甘膦抗性基因(CP4基因)抗性的2—3倍,同时全生育期抗性表现一致,性状更为稳定。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp “筛选来自植物自身的基因,能够为农作物基因编辑‘量体裁衣’。”胥南飞说,团队筛选出高抗草甘膦基因后,可以应用基因修饰技术将该基因导入植物体,快速获得所需要的植物新品种。“通过该系统筛选出的水稻EPSPS基因来自水稻本身,属于植物内源基因,后期应用极为方便。如采用全球最新的基因编辑方法将其导回水稻,可在2、3年的时间内,培育出非转基因抗草甘膦水稻新品种。” /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 由于基因超进化技术的高效性,目前胥南飞团队已将多种农作物基因进化为高抗草甘膦基因,并正通过基因编辑技术,尝试将这些来源于植物本身的高抗草甘膦基因导入农作物。“未来,该技术可用于改造玉米、小麦、大豆、油菜、棉花等农作物,获得相应非转基因抗草甘膦新品种。”他说,应用这些新品种对于减少农药用量、节约劳动力和生产成本、提高作物产量和品质都具有重要作用。 /p
  • 广西已具"超级细菌"检测能力
    中国疾病预防控制中心通报,我国发现3例超级细菌携带者。10月27日,记者从自治区疾控中心了解到,目前广西尚未发现此种细菌,同时,广西已具备检测超级细菌的能力,疾控部门将立即开展搜集病人样本、实验室检测等一系列工作。卫生部门也要求全区医疗机构切实遵守无菌操作规程,减少院内感染。   疾控部门:试剂、人员均已到位   自治区疾控中心副主任林玫介绍,超级细菌具有超强抗药性,源于它带有一个强悍的基因,检测耐药菌是否带有这种特殊的基因,就能识别出它的“超级”身份。   近日,自治区疾控中心已从国家疾控中心领回了检测所需的试剂,人员技术也已到位,将马上开展相关的监测工作。医疗机构将保留临床诊疗中发现的耐多药病人标本,交由疾控部门做进一步检测。疾控部门也将对既往收集保存的样本进行筛查。   据介绍,超级细菌对青霉素类、头孢菌素类和碳青霉烯类的抗菌药物已经广泛耐药。易感人群包括疾病危重、入住重症监护室、长期使用抗菌药物、插管、机械通气等患者。   医疗机构:严格落实无菌操作   记者从自治区卫生厅医政处了解到,卫生部印发的超级细菌诊疗指南——《产NDM-1泛耐药肠杆菌科细菌感染诊疗指南(试行版)》,已经发放到全区的医疗机构,并要求各医疗机构做好可能出现的感染患者的诊疗工作。   根据卫生部的指导,广西的医疗机构将根据临床微生物检测结果合理选择抗菌药物,扩大抗菌药物敏感性测定范围,减少对患者的侵袭性操作,积极治疗原发疾病,根据临床特征进行中医辨证治疗。   由于超级细菌主要侵犯的是住院病人,因此,自治区卫生厅要求各级医疗机构加强医务人员手卫生、严格实施隔离措施、切实遵守无菌操作规程、加强医院环境卫生管理,减少院内感染发生几率。   药学专家:多数感冒无需抗生素   超级细菌是如何产生的?公众滥用抗生素的坏毛病难辞其咎。自治区人民医院药剂科主任药师危华玲说,其实在超级细菌出现以前,医院就碰到过不少泛耐药的病例。   泛耐药是指细菌对大多数抗生素都耐药,这给临床治疗带来了很大的困难。随着细菌的耐药性像滚雪球一样越滚越大,最终就出现了超级细菌。危华玲说,当老的抗生素不起作用时,要对付这些难缠的细菌,就越来越依靠新研制出来的抗生素。可是,新药研制的速度远远比不上细菌耐药的速度,新药也就变得越来越“短命”。   如何远离超级细菌的威胁?危华玲给公众提了四点建议:   1.使用抗生素必须诊断明确,只有细菌感染的情况才适宜使用   2.不要一感冒就用抗生素。感冒初期多数是病毒感染,只有合并细菌感染的时候,如咽喉发炎等,才应考虑用抗生素。服用抗生素来预防感冒更不可取,因为抗生素根本起不到预防作用   3.抗生素必须在医生的指导下服用,尤其是新生儿、老人、孕产妇等特殊人群,切忌不要自行服药。   4.如果必须吃抗生素,一定要遵医嘱按时按量服用,不要自己随便停药,这样很容易使身体产生耐药性。
  • 华微发布海风系列I型_单细胞捕获孵育_定向进化_滴内PCR新品
    创新点:海风HW-SeaBreeze 芯片实验室。可实现单细胞柔性捕获、液流/液滴精准控制、滴内PCR、无标记筛选、器官芯片、仿生环境建立等操作。 关键技术: (1)研究对象——直径0.1-2000um生物颗粒:细胞/细菌/病毒/线虫; (2)单核液滴——高通量,绝对单细胞液滴制备, 可删除空液滴及多核液滴; (3)精准控温——恒温孵育:微流培养池/器官芯片 液滴数字PCR); (4)柔性操控——保持活性;液滴/液流,电场/气压/激光多场景控制 (5)多类筛选——支持 拉曼/影像/阻抗等无标记筛选,荧光标记筛选 (6)器官芯片——液滴/液流 ,液/气/氧/温/光/电/时:多维精准控制 (7)耗材定制——芯片内生物存活7日,按需定制, 价格远低进口 ■ 应用领域:细胞培养、药物开发、器官芯片、肿瘤细胞医疗、仿生微环境、文库、单细胞(菌)液滴包裹/操控/筛选、单亲克隆、滴内PCR、定向进化等。 海风系列I型_单细胞捕获孵育_定向进化_滴内PCR
  • 清华大学申请微流控细菌生物传感器及细菌快速检测方法专利,可实现一步法的细菌的低成本快速现场检测
    据国家知识产权局公告,清华大学申请一项名为“一种微流控细菌生物传感器及细菌快速检测方法“,公开号CN117169498A,申请日期为2022年5月。  专利摘要显示,本发明公开了一种微流控细菌生物传感器及细菌快速检测方法,该微流控细菌生物传感器包括细菌生物微流控芯片和细菌生物荧光传感器;所述细菌生物微流控芯片包括微流控芯片设计和制作;所述的细菌生物荧光传感器包括入射光单元、荧光检测单元和拍照单元。本发明还提供了微流控细菌生物传感器制作及使用微流控细菌生物传感器快速检测细菌的检测方法。本发明提供了一种微流控细菌生物传感器及细菌快速检测方法,解决了当前细菌检测技术存在的检测时间长、检测环境要高、检测成本高等问题,可实现一步法的细菌的低成本快速现场检测,可广泛应用于食品安全、环境监测、公共卫生等领域。
  • 三全水饺被曝细菌超标
    上海家乐福超市紧急下架问题批次产品   “思念”未了 三全“水饺”也被曝细菌超标   “思念”水饺被检出金黄色葡萄球菌事件余波未了,三全水饺却也跟着传来“不安全”的信息。日前,三全水饺被广州市工商局查出细菌超标,有意思的是这种细菌和“思念”如出一辙,也是金黄色葡萄球菌。虽然三全方面表示已经追溯召回问题产品,但部分超市采购人员表示并没接到企业通知。上海家乐福表示第一时间已要求对问题批次产品撤柜。   不久前,北京市工商局在对思念牌一批次水饺的抽检中,检测出了金黄色葡萄球菌 而根据现行的国家标准规定,速冻水饺“不得检出”该菌种。这批水饺也立即被下架召回。思念方面在接受记者采访时则表示,查出细菌的原因主要是天气较热,在物流环节出了问题导致这一批次产品不合格,并对此表示道歉,上海方面家乐福等超市第一时间对问题批次产品予以下架。   想不到,该事件余波未了,三全水饺日前也被广州市工商局查出含有金黄色葡萄球菌,这两款问题产品分别是“三全灌汤水饺(猪肉玉米蔬菜)”、“三全灌汤水饺(三鲜)”。同时,被查出细菌超标的还有“海霸王经典包心鱼丸”。消息一出,三全食品方面回应称,问题产品系今年8月工商局一次例行超市抽检的样品,三全食品获悉抽检结果的当天就将该批次产品全部下架、封存,随即启动产品回溯机制,并将同批次全部产品统一追回并销毁。对方在表达歉意的同时,也强调公司自从8月开始就进一步加强了质量管控力度,尤其在原料采购、制作工序等重要环节大幅增加抽检频次和抽样数量。   虽然三全方面表示已经及时追溯召回这些问题产品,但沪上部分超市采购人员表示并未接到相关的通知。前次对思念问题水饺第一时间采取下架措施的上海家乐福昨天告诉记者,三全的相关召回通知是否送达收悉还需进一步确认。不过,根据此次监测结果,家乐福方面已于第一时间发布全国撤架通知,要求所有相关门店将涉及品牌的问题批次下架,包括三全,海霸王等产品。   这么多知名品牌连续被曝所生产的食品含有金黄色葡萄球菌,无疑让消费者担心不已。对此,有关专家指出,无需对“金黄色葡萄球菌”过度恐慌,只要在70℃以上温度的水里煮熟,即可将其杀死,所以对于生制的速冻食品,买回后应按照包装上的说明进行保存和蒸煮,因此市民不必过度担心。
  • 细菌内毒素检测技术应用及光度法细菌内毒素定量检测实操培训班的通知
    各有关单位: 为了进一步帮助药品检验检测机构和相关制药生产企业提升细菌内毒素检测能力,海南省药师协会联合科德角国际生物医学科技(北京)有限公司定于2023年11月14日-15日在海口举办“细菌内毒素检测技术应用及光度法细菌内毒素定量检测实操培训班”。现将有关事项通知如下:一、培训组织主办单位:海南省药师协会协办单位:科德角国际生物医学科技(北京)有限公司二、培训对象药品生产企业、医疗器械生产企业、药检所以及医疗机构从事细菌内毒素检查工作的质检人员。三、培训时间、地点及费用(一)培训时间:11月14日-15日,培训为期1.5天;(二)培训地点:海南省海口市龙华区金盘南侧建设一横路1号吉兴雅苑1栋一楼109会议室。(三)培训费500元/人(含资料费、中餐费、证书费等)。四、培训讲师尹雪雁 科德角国际资深技术主管秦焕甲 科德角国际高级应用工程师五、培训内容(一)细菌内毒素基础知识及2025版中国药典细菌内毒素检查法趋势介绍1、内毒素、鲎试剂和内毒素检测概述2、鲎反应干扰因素及方法选择3、细菌内毒素检查法法规介绍(二)细菌内毒素光度法检测开发实例分享1、细菌内毒素光度检测开发实例2、基因重组鲎试剂方法介绍(三)细菌内毒素定量检测系统的应用指导1、计算机要求2、数据库3、Pyros® eXpress 软件安装和注册4、通用设置的介绍5、库的介绍6、检测模板介绍7、软件扩展(四)细菌内毒素定量检测系统的现场实操培训六、报名(一)参训人员用微信扫以下二维码报名,报名截止时间为:2023年11月10日18:00,有特殊情况请与李老师联系联系方式:400-860-5168转5075 七、其他事项联系电话:400-860-5168转5075办公地址:海口市龙华区金盘建设一横路1号吉兴雅苑西门1栋一楼102室。
  • 气候变化助长“超级细菌”兴起
    根据联合国环境规划署(UNEP)本周二发布的一项报告,气候变化助长了所谓“超级细菌”的兴起,这是因为温度升高和污染物促进了细菌生长,增加了抗生素耐药性基因的传播。据美国有线电视新闻网(CNN)报道,微生物可自然产生抗生素耐药性,但人类过度使用抗生素导致该过程加速。到目前为止,人们关注的焦点主要在于过度使用抗生素,但专家表示,越来越多的证据表明,环境因素也起了重要作用。有专家表示,气候变化导致的严重洪灾可能导致居住环境过度拥挤、卫生条件恶化和污染加剧,水中的人类排泄物、重金属和其他污染物为细菌产生耐药性创造了有利条件。UNEP执行主任英格安德森在新闻发布会上说:“导致环境退化的相同驱动因素正在加剧微生物抗生素耐药性问题,这可能会破坏我们的健康和食品系统。”美国耶鲁大学医学院传染病专家斯科特罗伯茨博士说:“气候变化、污染、天气模式的变化、降雨增加、拥挤加剧、城市和城镇化地区人口更密集——所有这些都为抗生素耐药性的传播提供了便利。”该报告呼吁加强监管以应对抗生素耐药性的发展,并将环境因素更多地纳入国际社会应对抗生素耐药性行动计划的标准中。此外,政策决策者还应该制定更严格的水卫生标准。
  • 科德角国际 | 细菌内毒素检测技术应用及PKF型细菌内毒素定量检测系统实操培训
    多年来,科德角国际生物医学科技(北京)有限公司始终专注于细菌内毒素检测服务,积累了丰富的细菌内毒素检测经验,为了进一步帮助药品检验检测机构和相关制药生产企业提升细菌内毒素检测能力,我司于2023年5月30日-2023年5月31日举办“科德角国际细菌内毒素检测技术应用及PKF型细菌内毒素定量检测系统实操培训”。一、培训组织主办单位:科德角国际生物医学科技(北京)有限公司协办单位:北京阿克庇斯医药有限公司二、培训对象(一)各省 (区、市)药品审评中心、核查中心、药检(院)所相关人员;(二)制药企业、研发公司、CRO 公司、高等院校、科研院所等相关专业人员。三、培训时间报名时间:2023年5月4日-2023年5月29日报到时间:2023年5月29日培训时间:2023年5月30日-2023年5月31日四、培训地点科德角国际生物医学科技(北京)有限公司北京市大兴区中关村科技园区大兴生物医药产业基地华佗路50号院18幢五、培训内容※本次培训结业学员,将由科德角国际生物医学科技(北京)有限公司颁发培训合格证书。六、培训讲师范玉明科德角国际资深技术总监【专业及专长】药理学、毒理学及药事管理擅长细菌内毒素检测领域的研究医学硕士研究生,执业药师,编辑,GLP 、GMP 、GCP 培训证书七、公司荣誉细菌内毒素检测实验室ILPQ国际能力认证 中国食品药品检定研究院能力验证结果报告通知单 2022年度细菌内毒素LGC能力验证八、实验环境九、报名方式扫描下方二维码进行报名▲扫描二维码进入报名页面十、培训费用2000元/人(包括资料费、培训费、证书费、午餐费,其他费用自理)。地址:北京市大兴区中关村科技园区大兴生物医药产业基地华佗路50号院18幢科德角国际生物医学科技(北京)有限公司北京市大兴区中关村科技园区大兴生物医药产业基地华佗路50号院18号楼2层
  • 探访山西“超级细菌”检测实验室
    工作人员正在检查实验结果   10月26日上午,中国疾病预防控制中心通报,国内已发现3例超级细菌(NDM-1耐药基因细菌)病例。29日,记者从山西省疾病预防控制中心了解到,我省还未发现超级细菌病例,但省疾控中心的实验室以及我省一些条件较好的市疾控中心实验室,都具备了监测“超级细菌”的条件。11月1日,本报记者走进山西省疾病预防控制中心实验室,独家探访“超级细菌”检测实地。   出了省疾控中心主楼6层的电梯向左一拐,便可以通过透明玻璃看到一个长廊,玻璃上写着“生物安全实验室,授权后方可进入”几个字,检测“超级细菌”的实验室就在里面。判定超级细菌并非难事   “嘟!”随着疾病检验科科长张凡非将门禁卡一刷,中心实验室的门应声而开。穿上隔离衣,戴上鞋套,记者跟随张凡非进入。走廊两侧有各种实验室,还有工作人员专用的更衣室、准备室、洗涤室等。几个实验室门口还贴着“生物危害”的标志。“我是全单位唯一持实验室门禁卡及密码的人,因为实验室安全性要求极高。我是第一责任人。”张凡非说。   穿过长廊,来到最里面的一间实验室。“这里就可以检测超级细菌了。”张凡非说。实验室里,两名工作人员正在一台“生物安全柜”前工作,戴着口罩、手套,全副武装。他们正在做肠道病菌试验。如果是做超级细菌的实验,专业上称“药敏试验”,第一步,也需要在生物安全柜里将病菌分纯。   “大家可以放心的是,判定超级细菌并非难事。”张凡非介绍。耐药性强的细菌并不是首次发现,而是一直存在,并且数量很多,比如耐青霉素的肺炎链球菌,过去对青霉素、红霉素、磺胺等药品都很敏感。而这次超级细菌引起的问题,主要是发现肠杆菌对抗生素不敏感了,产生了很强的泛耐药性,而之前这种细菌并没发现耐药性。所以说,省疾控中心实验室及我省一些条件较好的市疾控中心实验室,一直就具备检测及监测这种超级细菌的条件。2—3天就可确认试验结果   药敏试验通俗的解释,就是做某一种细菌对指定的药物敏感试验。如果不敏感了,也就说明耐药了。张凡非介绍。   检测是否是超级细菌需要经过4道程序。首先要从临床上取患者感染部位的标本,比如取呼吸道感染患者的痰标本,然后放在培养基上进行细菌培养,培养时间一般需要48小时。   培养出细菌后,就要进行耐药反应。耐药反应所选抗生素,是严格按照国家的监测要求进行的。目前,省疾控中心实验室所用抗生素有十几种,都是临床常用抗生素,针对不同的病菌,将不同的抗生素涂抹在药敏试纸上。之后,观察其结果。   结果有3种:敏感、中度敏感及耐药。涂抹过抗生素的药敏试纸上,都会出现直径、大小不同的药敏环儿。如果药敏环儿周围,细菌被抑制不滋生了,说明细菌对抗生素是敏感的 如果药敏环儿周围的细菌抑制情况不太明显,说明结果属于中度敏感 若药敏环儿周围的细菌依旧滋生,没有一点抑制效果,说明细菌产生了耐药性。   发现疑似耐药性反应,实验室就会将其送到中国CDC“临床基因扩增检验实验室”做基因分析,如果确认其含有耐药基因,那就可以确认这个细菌是超级细菌了。最快两三天就可以确认是否是超级细菌。一旦发现疑似耐药性反应,那么细菌的“主人”,就应第一时间被“隔离”。   整个监测过程并不复杂,但条件要求很严格。“比如菌株的存放就要求放置于-80℃的超低温环境内,”张凡非指着房间内的一个大冰柜,“那就是存放菌株的地方。”超级细菌不是传染病   “超级细菌是感染病,而非传染病。这是两种截然不同的概念。感染病是一种条件致病,并不是接触性传染病。”张凡非说。“感染性疾病需要具备一定的条件。打个比方,有人吃了西瓜会拉肚子,但有人就不会。细菌感染也一样,同样的细菌,由于不同的个体免疫力不同会有不同的反应,由于细菌感染而致病的还是少数。因此,大众没必要恐慌。”   张凡非还表示,真正的问题根源是超级细菌背后反映的抗生素滥用问题。“这个问题解决不了,超级细菌才会真正无敌。”
  • 超级细菌如何检测? 需过“四道关”
    记者探访超级细菌监测室   超级细菌,最快两三天可确认   超级细菌进入大众视野,引起部分人的恐慌。我们能否建立—道抵御细菌侵袭的监测网络?超级细菌能否被及时监测?监测过程又是什么样的?今年9月底,卫生部在国内设立了19个超级细菌监测哨点医院,山东省济南市中心医院、齐鲁医院位列其中。10月28日,记者走进济南市中心医院门诊楼5楼的中心实验室,带您—探这个监测超级细菌的神秘场所。   工作人员正在打开生物安全柜。   耐药性强的细菌—直存在,且数量很多   “嘟”,随着工作人员门禁卡的晃动,济南市中心医院中心实验室的门应声而开。穿上隔离衣,戴上鞋套,记者跟随工作人员走进实验室,眼前是一个长长的走廊。走廊两侧有各种实验室,实验室门口都挂着“生物危害”的标志。   “其实并不是所有的微生物都是有害的。”病原微生物实验室工作人员裴凤艳说,人体内有大量微生物存在,大多数对人体有益,比如肠道内的一些细菌,会维持肠道良好的消化环境。   穿过长廊,来到最里面的一间实验室———“病原微生物学实验室”,这就是卫生部9月份确立的山东省两个超级细菌监测哨所之一。   该实验室工作人员纪明宇介绍,所谓的超级细菌,其实就是泛耐药细菌,这种耐药性强的细菌一直存在,并且数量很多,比如耐青霉素的肺炎链球菌,过去对青霉素、红霉素、磺胺等药品都很敏感,现在几乎刀枪不入。“这次超级细菌引起恐慌,主要是发现肠杆菌对抗生素不敏感了,产生了很强的泛耐药性,而之前这种细菌并没发现耐药性。”   发现疑似超级细菌,“主人”立即隔离   实验室里,一位工作人员正在一台“生物安全柜”前工作,她戴着口罩、手套,全副武装。   纪明宇介绍,该工作人员正在进行菌株培养,“我们平时都会对临床送来的各种病人标本进行监测,监测各种细菌的耐药性,并且每三个月或六个月公布一次各种细菌的耐药率。”   “大家可以放心的是,以我国目前的监测技术,判定超级细菌并非难事。”纪明宇说,针对上报的疑似菌株,可以先进行实验,确定有可疑性后,再接着做基因测试,“最快两三天就可以确认是否是超级细菌,但至今为止还没发现感染病例。”   纪明宇拿出一份卫生部9月29日下发的监测方案,监测方案要求,全国任何一家医疗机构如果发现疑似超级细菌的耐药情况,如不具备实验室监测条件,须立即将菌株送至最近的19家哨点医院。同时,须在12小时内上报至国家细菌耐药监测网。   一旦发现疑似超级细菌,那么将在进行确认检验的同时,立即对其“主人”采取隔离措施,避免细菌进一步扩散。“这样的监测网络一定程度上会抗拒潜在的疫情威胁。”该实验室主任汪运山说。   检测需经四道关,菌株存放双人双锁   在实验室中央的一张桌子上放着许多红色的圆盒,这是培养细菌的容器。   “检测是否是超级细菌需要经过四道程序。”裴凤艳说,首先要从临床上取患者感染部位的标本,比如取呼吸道感染患者的痰标本,然后放在培养基上进行细菌培养,“就像种花需要土壤一样,这种培养基也是提供细菌繁殖的土壤。”   她说,培养出细菌后,就要进行耐药反应,如果发现疑似耐药性反应,就会将其送到“临床基因扩增检验实验室”做基因分析,如果确认其含有耐药基因,那就可以确认这个细菌是超级细菌了。   整个监测过程并不复杂,但条件要求很严格。“比如单纯菌株的存放就要求放置于-80℃的超低温环境内,”纪明宇指着一间房间内的两个大冰柜,“那就是存放菌株的地方,双人双锁,必须两个人同时签字才能打开柜子取菌株。”   细菌耐药性与致病性并不成正比   按照监测方案要求,哨点医院对免疫力低下、危重症、急诊患者、南亚次大陆来我国就医的人员开展监测工作。   纪明宇说,超级细菌是感染病,而非传染病,“这是两种截然不同的概念,之前我们国家对传染病宣传得比较多,尤其是SARS和甲流之后,而对于感染病老百姓却知之不多,其实感染病是一种条件致病,并不是接触性传染病。”   “耐药性与致病性并不成正比,并且感染性疾病需要具备一定的条件。”汪运山打了个比喻,有人吃了西瓜会拉肚子,但有人就不会。   “细菌感染也一样,同样的细菌,由于不同的个体免疫力不同会有不同的反应,由于细菌感染而致病的还是少数。”汪运山说,“比如医院内进行侵入性手术,或者体质较差、免疫力低下的病人,被感染的可能性较大。一般来说,通过接触或者空气传播从而感染疾病的可能很小。因此,大众没必要恐慌。”   他同时表示,超级细菌更让人可怕的是它背后反映的抗生素滥用的问题。“这个问题解决不了,超级细菌才会真正无敌。”   当记者走出实验室时,“控制医院内感染,从正确洗手开始”的大标语映入眼帘。裴凤艳说,“手卫生是很重要的防护措施,加强锻炼,提高免疫力,是抵御任何细菌感染的良药。”   耐药监测网还需再完善   据《光明日报》报道,“耐药基因就像细菌的一件衣服,所以不是细菌耐药,而是基因耐药。”军事医学科学院疾病预防控制所的所长黄留玉解释说,超级细菌规范称呼应该是NDM-1耐药基因细菌。   “微生物要生存,会和人类永远处在博弈中,耐药是其中的一种表现。新耐药细菌监测对控制耐药方面,包括对抗菌药合理使用方面都是非常有价值的工作。”卫生部合理用药专家委员会委员肖永红认为,现在我国的监测网,达到了对已经发现的耐药细菌做一个常规监测的水平。   据肖永红介绍,现有的监测还需进一步发展和完善。目前监测已覆盖到170余家三级甲等医院,而我国仅三级医院就有七八百家。   “实际上,我国上万家二级医院至今还没有被纳入到国家的监测网里。”肖永红介绍,把二级医院纳入进来是非常必要的。   滥用抗菌药严重可致命   据新华社北京10月28日电(记者 李亚红)北京市卫生局负责人28日称,抗菌药物是治疗感染性疾病的有效药,一旦被滥用,不仅不利于健康,还会给人体带来严重伤害。因此,希望广大医务人员合理使用抗菌药物,患者应在医生指导下使用抗菌药物,避免抗菌药物滥用引发不良反应和细菌耐药性增强。   北京市卫生局新闻发言人毛羽说,凡超时、超量、不对症使用或未严格规范使用抗菌药物,都属于抗菌药物滥用。滥用抗菌药物首先会引起细菌的耐药性。据国家权威医疗部门统计,我国每年都有部分患者因抗菌药物使用不当,引起不良反应致病住院,也有部分患者因滥用抗菌药物导致死亡。
  • 吉林省4家医院监测超级细菌
    医生正在分离病菌标本 许医生表示,超级细菌并不可怕,滥用抗生素才是最可怕的   “超级细菌并不可怕,滥用抗生素才是最可怕的。”吉林大学白求恩第一医院检验科主治医师许建成说,2005年卫生部成立了全国细菌耐药监测网,目前吉林省吉林大学白求恩第一医院、吉林大学白求恩第二医院、吉林大学中日联谊医院、吉林省人民医院4家医院是这个监测网的成员单位,今年9月末开始启动监测超级细菌。   9月末吉林省已启动监测   吉林大学白求恩第一医院检验科主治医师许建成说,2005年,卫生部成立了全国细菌耐药监测网,目的就在于掌握我国抗菌药物应用于细菌耐药状况,制定相应管理措施,为临床抗菌药物选择提供技术支持。   “吉林省4家医院属于成员单位,9月29日我代表院里到北京参加‘全国多重耐药菌感染控制研讨会’,主要研讨的就是超级细菌问题。”许建成说,卫生部对超级细菌非常重视,已经对监测网内各成员单位下达了书面的监测和诊治指南,“9月末开始,吉林省4家医院开始启动监测超级细菌。”   传播通过手、物品接触   在北京开会期间,卫生部对参会人员进行了超级细菌的监测培训,许建成回到长春后,对本院工作人员进行培训。   “对于超级细菌的检测,吉林省也高度重视,9月30日,吉林省卫生厅召开了电视电话会议,专门部署了这项工作。”许建成说,超级细菌从今年6月开始引起国内外广泛关注,这种细菌的传播方式尚无研究报道,但根据患者感染状况以及细菌本身特点,可能主要通过密切接触,如污染的手和物品等方式感染。   超级细菌的临床特点,与其他多重药菌感染相似,许建成说,有一些患者属于易感人群:疾病危重、入住重症监护室、长期使用抗菌药物、插管、机械通气等。主要感染类型包括泌尿系统感染、伤口感染、医院获得性肺炎、血液感染、导管相关感染等。   监测篇   微生物室7人进行日常监测   对于超级细菌的出现,很多市民都充满了畏惧和好奇,医院对这种细菌如何监测呢?   27日,许建成将记者带到了该院的监测室。“对超级细菌的监测,只是细菌耐药监测中的细菌种类之一,我们日常监测的细菌种类非常多。”许建成说,医院每日都会采集住院患者分离出来的细菌,然后对各类细菌进行监测。对于超级细菌的监测,他表示目前由该院微生物室7名医务人员完成。   三步完成监测诊断工作   许建成说,超级细菌实验室诊断包括筛查、表型确认和基因确认三个步骤。   第一步:在细菌药物敏感性测定中,以美洛培南或亚胺培南纸片法(K-B法)或最低抑菌浓度(MIC)测定法对肠杆菌科细菌产酶情况进行初步筛查,如果抑菌圈直径达不到标准,即进入表型确认。   第二步:双纸片协同实验,当判定产金属酶时,即进入基因确证。   第三步:最终被锁定的细菌将送到中心实验室进一步确认,据了解,这种实验室是由国家统一设定的,不在我省。   在实验室记者看到,超级细菌的监测工作,跟所有的耐药细菌监测同属一个流程,没有特殊的仪器和设备。   治疗篇   两种药物对其有一定作用   从9月末监测开始,直到27日吉林省没有监测到超级细菌,对于这种细菌,很多市民都称它为“无药可救的病毒”,许建成说,“其实超级细菌并不可怕,最可怕的是滥用抗生素。”这种病毒之所以让人望而却步,是因为它具有极高的耐药性,目前,有两种抗菌药物对其有一定作用,一个是替加环素,另一个是多粘菌素。但是,随着这种细菌的自身发展,这两种药物未来也可能对其失效。   “细菌和抗生素就好比矛和盾,在不断的‘斗争’中,各自发展着。细菌这种东西遇强则强,随着抗生素的大量滥用,细菌自身正在不断壮大,最后可能导致无药可医。”   诊所打抗生素 药店买消炎药   在长春都很容易   长春市内抗生素的使用情况如何呢?27日,记者随机走访了多家诊所和药店,只要患者有需要,诊所就会给注射抗生素,药店抗生素消炎类药也可以随意购买。   27日上午10时许,长春市二道区某诊所,“我嗓子疼,流鼻涕,还有点发烧。”记者对诊所大夫说。“这次感冒挺严重,你打个针吧,打点消炎药两三天就能好。”大夫说道。“吃点药不行吗?我挺害怕打针的。”记者试探地说。“打针来的快,你能少遭罪,否则感冒不爱好。发烧严重了,还可能烧出肺炎呢!”看到大夫这么说,记者也不好再说什么。便以回家取医保卡为由,先行离开。   记者又来到一家诊所,医生问哪不舒服,记者又把感冒症状说了一次,此家诊所大夫也建议记者打点滴。“我们这的点滴比大医院的口服药都便宜,打点针好的快,光吃药如果不见好,再打针还得遭两次罪。”随后记者又走访了2家诊所,得到的结果都是劝记者打抗生素。   打针容易,那么买抗生素药品呢?抗生素药品也就是百姓俗称的消炎药。   27日中午,记者走访了重庆路附近的部分药店,发现抗生素消炎类药可以随意购买。   对比篇   90%的患者感冒后会选择消炎药   许建成说,国家通过监测发现,目前中国抗生素滥用情况十分严重。“抗生素其实就是老百姓说的‘消炎药’,就拿感冒来讲,90%的患者在有感冒症状后,都会选择使用‘消炎药’。”   在美国孩子高烧40℃也没打上消炎针   对于抗生素药品的使用,美国则要求得十分严格,许建成说他和家人曾在美国生活过一年,他感冒时想要买点消炎药非常困难。   有一次他几个月大的儿子高烧近40℃不退,他和妻子带孩子来到医院,希望能打一些消炎药,但是医院表示孩子并不是细菌性感染所以不能给注射,最终孩子也没有打上消炎药,两天后孩子自己就退烧了。   许建成说,一般来讲,感冒分病毒性和细菌性两种,美国规定如果是细菌性感染可以用抗生素,如果是病毒性的则不能使用抗生素。为此,在美国看病都必须先做化验。   外延篇   医院用抗生素正趋于规范   对于抗生素的使用,许建成说,医院和医生也存在着很大的责任。“以前医院存在以药养医的问题,为了经济利益,一些医院和医生拼命给患者开好药、开贵药,最终导致抗生素大量滥用。”国家在监测到这种情况后,近年来已经采取各种措施进行制止。许建成提到,以他们医院为例,目前医院对医生开药进行了限制,实行分级制。“医生开药前必须严格遵循化验单,根据感染情况开抗生素,普通医生只能开一般性质的抗生素,如果要开更好、更贵的药,必须向上一级申请。”因此,抗生素在医院内的使用正在被进一步规范。   牛肉和牛奶中也可能含抗生素   抗生素的滥用最终导致的结果,可能就是“无药可用”,许建成认为,中国一定要进一步加强对抗生素类药品的监管力度,监管部门也应该承担起应有的责任。   但是目前一些百姓也提出一些质疑,“我从来都不吃药,为什么到医院检查耐药性很高呢?”许建成说,这种耐药性可能是从食品上来的,为了得到更大的经济效益,一些饲养企业在牲畜、家禽生长阶段喂食了大量抗生素,当这些牲畜和家禽被百姓食用后,百姓身体内就会获得这些抗生素,随即产生很高的抗药性。“以牛为例,饲养者都会在其饲料中加一些复方新诺明,这样牛就不易生病,但是牛肉和牛奶中会含有抗生素。”还有就是鱼类,饲养者在其还是鱼苗时,就播撒大量抗生素,防止其减产死亡,可想而知当我们将这些鱼端上餐桌时,有多少抗生素被吃到肚子里。
  • 河北省正在大力筛查超级细菌
    中国疾病预防控制中心昨日通报发现三例超级细菌病例。10也27日,记者从河北省卫生厅了解到,河北省目前按照国家要求已经加强了对NDM-1耐药基因细菌的监测,并要求医疗机构加强抗菌药物合理使用管理,加强医院感染预防控制工作。   河北医大二院正在筛查超级细菌   “我们现在正在对原来留存下来的病人样本进行NDM-1耐药基因细菌筛查。”河北医科大学第二医院检验科副主任赵建宏说,目前在筛查过的样本中还未发现有NDM-1细菌。   “前一段时间,卫生部要求在细菌耐药监测网内的医院,如果保留有原来从患者身上分离出的细菌样本,可以进行初步筛查。”河北医科大学第三医院感染控制科主任冯忠军说,内地检出的三例NDM-1细菌,应该就是对既往收集保存的菌株进行检测时检测出的。   河北省卫生厅要求重视医院感染的防控   据了解,按照卫生部下发的“超级细菌”诊疗指南,省卫生厅要求各医院要加强抗菌药物合理使用管理,重视医院感染预防与控制。要加强医务人员用手卫生、严格实施隔离措施、切实遵守无菌操作规程、加强医院环境卫生管理,减少院内感染发生概率。并加强NDM-1细菌的监测,发现后及时加以确认,并反馈相关科室,指导治疗与感染控制,同时按规定报告。   “NDM-1细菌的监测并没有很高的技术要求,一般二级以上医院实验室都能检测出来。”冯忠军说,医生怀疑病人可能感染了NDM-1,可通过取病人的痰液、尿液等进行细菌培养,并进行鉴定和药敏实验后,就可以初步将“超级细菌”筛查出来,最终的确定需要由中国疾控中心进行。
  • 高清:揭开超级细菌实验室神秘面纱
    济南市中心医院是卫生部确定的全国19个超级细菌监测哨点医院之一。其病原微生物学实验室肩负着监测超级细菌的重任。检测超级细菌需要经过四道程序:工作人员首先将从临床患者感染部位提取的样本放在培养基上接种,然后再送入二氧化碳培养柜中进行18-24个小时的培养。培养出细菌后,进行细菌鉴定和药物敏感性试验,如果发现疑似耐药性反应,就会将其送到“临床基因扩增检验实验室”做基因分析,最快两三天就可以确认是否是超级细菌。 济南市中心医院病原微生物学实验室培养皿中的细菌(10月29日摄)。 工作人员在生物安全柜中对细菌进行接种 工作人员在进行细菌鉴定和药物敏感性试验 工作人员正在进行细菌鉴定和药物敏感性试验 工作人员在传送从临床患者感染部位提取的样本 工作人员在生物安全柜中对细菌进行接种
  • 从药品使用和研发入手 积极应对“超级细菌”
    中国药学会抗生素专业委员会近日召开工作会议,针对当前政府、公众和媒体都很关注的“超级耐药细菌”(以下简称“超级细菌”)问题展开讨论,提出建议。与会委员表示,虽然“超级细菌”的产生是不可避免的,但通过合理用药和抗生素创新双管齐下能够大大降低细菌耐药的几率。委员们一致呼吁,希望国家重视并加大对攻克细菌耐药性研究的投入,在合理使用抗生素的基础上,为应对新型“超级细菌”的挑战共同努力!   合理用药   复旦大学华山医院张永信教授谈到,其实从抗生素应用之日起,其耐药菌便一直存在。应对耐药菌甚至“超级细菌”的方法,可以是感染前的积极预防和感染后的合理联合用药。目前的“超级细菌”是在医院这个特定环境中出现的,临床的预防措施应该是遵循严格的消毒和隔离制度以避免交叉感染。此外,因为耐药菌多为容易在潮湿环境中生长的革兰氏阴性菌(G-菌),感染后的治疗可以考虑多黏菌素与其他抗生素联合用药。   福建微生物研究所所长程元荣教授也表示了同样的观点。他认为,目前报道的这种“超级细菌”为G-菌,因此在权衡药物安全性和有效性的关系后,可以考虑使用庆大霉素等对G-菌有抑制作用的氨基糖苷类抗生素。   中国药学会抗生素专业委员会主任委员、中国医学科学院医药生物技术研究所蔡年生教授谈到,最近某报刊刊登的《听听超级病菌与人类的对话》一文简明而深刻,其中写道:“是人类到处滥用抗生素把我们磨炼成了‘超级病菌’,是人类创造了我们,你们应该反省一下自己:不要滥用抗菌药物,不要过度医疗,不要滥用免疫抑制剂,不要过多地进行手术和穿刺使我们能很顺利地钻进你们体内,医务人员和病人家属也不要把我们带来带去到处传播……”蔡年生建议:使用抗生素应以基础科学研究的成果作为指导,至少应对感染的患者进行细菌敏感性的测定,使用药更加合理。   海军总医院院长段蕴铀认为,抗生素生产厂家要承担起合理使用抗生素的基本责任,不能夸大抗生素的治疗作用 医生不能为了经济利益而忽视患者的感染程度及病情发展,只使用最好、最贵的抗生素 医生还需要提高自身技术水平,做到抗生素的准确使用 完善医院的药师制度,由药师指导医生用药也是必需的。   加强研发   蔡年生表示,多年来,我们在筛选新抗生素的研究中往往只重视最小抑菌浓度(MIC),而忽视了防止细菌耐药突变的浓度(MPC),这样选择出的抗生素抑菌作用虽强,但细菌对其产生耐药性的可能性也变大。她建议,在研发中增加MPC的指标,重视选择MPC和MIC差值小的,即筛选窗小的药物进行重点研究。   中国药学会抗生素专业委员会副主任委员、上海医药工业研究院朱宝泉院长指出,一些新技术的发展可能对抗生素研究产生误导。比如,期望使用基因组测序后能找到更多的药物作用新靶点,从而筛选出包括新抗生素在内的新药物,但结果并非想象中的那样令人满意 其次,利用组合化学技术也没有开发出新的临床用药,但这些技术却在经费、人力资源等方面挤占了传统新药筛选的研发空间。这就给科研人员提出了一些新问题:什么是新抗生素研究甚至新药研究的最合理方法?怎样才能发现具有新结构、新作用机制的诸如青霉素的药物?这些问题都值得认真思考。   鉴于“超级细菌”耐药产生的原因是“Ⅰ型新德里金属β-内酰胺酶”,程元荣建议,要努力寻找以此金属酶为靶点的活性物质。   针对“超级细菌”,中国医学科学院医药生物技术研究所也立即行动起来,邵荣光副所长和司书毅教授介绍说:该所首先对多年来从临床上收集的两万株耐药菌进行了筛选,已发现了存在类似“超级细菌”耐药基因的耐药菌株,而且“超级细菌”的基因也已经在美国完成测序 同时相关药物筛选模型正在建立,建成后将以最快的速度进行抗“超级细菌”的药物筛选。   段蕴铀也表示,希望相关部门加大投入,各种研究机构能长期、持续地投入到抗生素研发的工作之中。
  • 日本“超级细菌”事态升级 53人感染4人死亡
    据日本共同社网站报道,有关日本帝京大学医院(东京都板桥区)部分入院患者在院感染多重耐药不动杆菌(“超级细菌”)一事,院方8日公布了新的统计结果,感染者从最初的46人增至53人,其中4人已经死亡。院方承认“死亡可能系感染细菌所致”。   另据东京都政府透露,已证实从该院转至东京都板桥区健康长寿医疗中心后死亡的一名男子也感染了超级细菌。此外,东京都世田谷区的有邻医院自今年2月以来共有8名患者感染该细菌,已造成4人死亡。由于其中2人无法排除因感染造成死亡的可能,东京都政府7日以涉嫌院内感染为由根据《医疗法》对医院进行了现场调查。   报道指出,帝京大学医院目前已停止接收急救患者或新患者住院。该医院是东京的主要医院之一,患者感染“超级细菌”一事给医院的医疗功能造成了巨大影响。报道称,传染还扩大至其它医院,事态愈发加重。   中国卫生部门严防携带HDM-1基因的超级细菌   中国卫生部8日说,中国卫生部门正在严密防控最近在一些国家致多人感染的携带NDM—1基因的“超级细菌”,全力避免中国成为重灾区。   超级细菌蔓延全球 在多国传播   这种细菌抗药性极强,几乎能抵御所有抗生素,已经感染英国、美国、瑞典、荷兰、澳大利亚个别居民。欧洲专家预计,至少10年内没有抗生素可以有效对付这种细菌,因此呼吁全球密切监控阻止超级细菌传播。
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