《GenomeResearch》：根據基因組序列預測MRSA毒性

　　微生物毒力一直是一個復雜的多因素表型，與病原體的進化軌跡有著復雜的關聯。毒性，破壞宿主細胞膜和粘附的能力，粘附到人體組織的能力，是許多細菌病原體的主要毒力因子，包括金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。

　　金黃色葡萄球菌是臨床上常見的毒性較強的細菌，自從上世紀40年代青霉素問世后，金黃色葡萄球菌引起的感染性疾病受到較大的控制，但隨著青霉素的廣泛使用，有些金黃色葡萄球菌產生青霉素酶，能水解β-內酰胺環，表現為對青霉素的耐藥。科學家研究出一種新的能耐青霉素酶的半合成青霉素，即甲氧西林 (methicillin)。1959年應用于臨床后曾有效地控制了金黃色葡萄球菌產酶株的感染，可英國的Jevons就首次發現了耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)，MRSA從發現至今感染幾乎遍及全球，已成為院內和社區感染的重要病原菌之一。

　　最近，由英國巴斯大學帶領的一個科學家小組開發出一種新技術，可根據MRSA的DNA序列預測其感染毒性。隨著MRSA超級病菌成為醫院和社區日益嚴重的問題，這項新技術將很快幫助臨床醫生更好地確定感染的最佳治療方案。

　　細菌病原體，如MRSA，之所以引起疾病部分是因為它們的毒性，或因為細菌能夠破壞宿主的組織。國際基因組研究權威期刊《Genome Research》2014年4月9日發表的一項研究中，研究人員使用MRSA基因組序列來預測單個細菌的毒性水平。這種新技術將使臨床醫生能夠對 MRSA感染進行個性化治療。

　　這項研究針對90株MRSA的全基因組序列進行了全基因組關聯分析(GWAS)，并確定了125個基因突變，這些基因突變可使一個菌株具有高毒性或低毒性。研究人員驚奇地發現，來自同一克隆的菌株毒性差異很大。

　　他們確定了所有高毒性菌株所共有的一個遺傳特征。通過尋找這個特征，他們能夠預測哪個菌株最有毒并會導致嚴重疾病。

　　該研究的通訊作者、巴斯大學生物學和生物化學系的Ruth Massey博士解釋說：“在將來，隨著基因組測序的成本降低和速度加快，我們可以取患者的咽拭子，測定引起感染的細菌基因組序列，然后使用這個序列來預測感染的毒性。”

　　“然后，臨床醫生將能夠針對特定的感染調整治療方案——這種技術可以告訴他們哪種抗生素組合將是最有效的，或者告訴他們服用哪種藥物可抑制感染的毒性。”

　　“研究MRSA毒性的標準方法一直都專注于一個或少數基因和蛋白質。然而，這并不總是成功，因為毒性是由許多遺傳位點編碼的一個復雜性狀。通過全基因組序列，我們能夠識別一些毒性相關的新基因。”

　　“這項工作代表著基因組測序如何能幫助我們診斷和控制感染的一個階躍變化。它也使我們通過發現新的毒性調節因子，更加了解這種病原體如何引起嚴重感染。”

　　本文作者之一、英國埃克塞特大學應用數學副教授Mario Recker博士稱，該研究可為MRSA的毒性提供關鍵的見解。他說：“我們知道，許多細菌病原體(如MRSA)之所以如此致命，是因為它們能夠破壞宿主的組織。”

　　“通過全基因組序列，我們能夠預測哪種病原菌最具毒性，因此更可能引起嚴重的疾病。在確定這些新基因位點之后，可使我們更清楚地了解調控細菌毒性的復雜機制。”

　　除了檢查其他MRSA菌株的基因組，如特別致命的USA300克隆，作者們正在將他們的方法應用于其他病原菌，例如肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumonia)——導致5歲以下兒童和嬰兒死亡的主要原因。