中德合作鎖定大腸桿菌疫情元兇

這張來自德國餐館的照片幫助科學家確定了最終的罪魁禍首。

　　5月中旬，一場突如其來的疫情襲擊德國。5月22日，德國首次通告世界衛生組織，本國感染腸出血性大腸桿菌的患者人數激增;5月25日，來自德國漢堡-埃普多夫大學醫學中心臨床部的裝有純化病菌DNA的小試管被運抵中國深圳華大基因研究院;6月2日，華大基因研究院和漢堡-埃普多夫大學醫學中心聯合宣布，對病菌全基因組序列的分析顯示，導致近期德國腸道病感染疫情的病菌是一種兼具侵襲、產毒和腸出血等特征的新致病性大腸桿菌。

　　這是一場人類與病菌的新戰斗。新出版的美國《科學》雜志發表文章，報道了全球科學家攜手迎接新挑戰。華大基因研究院立即開放新病菌的全基因組數據，供研究人員使用;研究人員通過維基、博客等現代通訊工具在線傳播最新的研究結果，漢堡-埃普多夫大學醫學院微生物學家霍爾格·羅德說：“研究進展如此之快令我吃驚，給我留下了深刻印象。”

　　6月10日，德國國家疾病控制中心羅伯特·科赫研究所所長賴因哈德·布格爾宣布，確認豆芽等芽苗菜是造成5月德國北部致命性腸出血性大腸桿菌疫情的源頭。德國當局同時表示，生吃黃瓜、西紅柿和生菜是安全的。

　　確定新病菌基因組序列

　　5月中旬，當腸出血性大腸桿菌患者人數開始增加時，德國漢堡-埃普多夫大學醫學院的臨床部受到嚴峻考驗，醫學院的微生物專家們被患者們需要檢驗的樣品所包圍。《科學》雜志報道，一位來自中國、在丹麥做博士后的研究人員提議與中國深圳華大基因研究院合作，測出這種致命病菌的基因組序列，這位中國研究員曾通過一個交換項目在漢堡-埃普多夫大學醫學中心工作過。

　　5月25日，漢堡-埃普多夫大學醫學中心臨床部將裝有純化病菌DNA的小試管送往華大基因研究院;5月27日，小試管抵達華大基因研究院，測序工作隨即開始。

　　6月2日，中國科學家宣布測出這種病菌的全部520萬個堿基對基因組序列，并使研究人員可立即下載這個DNA序列。來自世界各地的科學家仔細閱讀這些數據，將這些基因序列片段裝配成連貫基因組;再將這個基因組與大腸桿菌和其他細菌的參照基因組進行對比。同一天，德國明斯特大學和生命技術公司的合作團隊宣布，測出來自一位患者的病菌基因組序列。生命技術公司是高級DNA測序儀的制造商。

　　6月3日，這兩條消息傳到正在英國召開的應用生物信息和公共健康微生物學會議上，與會科學家立即開始分析華大基因研究院提供的病菌基因組序列。西班牙一家生物信息公司很快對新大腸桿菌的基因組序列進行自動分析，該公司研究員瑪麗娜·曼瑞奎在自己的博客中寫道：“在不到24小時的時間里，我們獲得了數據、裝配序列，并對序列進行解讀。這是一個很好的研究范例。”

　　《科學》的文章指出，分析中呈現出的畫面令人震驚。德國新病菌的DNA序列顯示這個細菌不是典型的大腸桿菌菌屬。新病菌與大腸桿菌55989的基因組同源性超過93%的，大腸桿菌55989是2002年從中非共和國一位罹患慢性腹瀉、艾滋病病毒檢測呈陽性的患者體內分離出來的。德國國家大腸桿菌參考實驗室主任洛薩·伯坦說，出血性大腸桿菌屬是腸集聚型大腸埃希菌菌屬的一類，這種大腸埃希菌能在生物體內形成生物薄膜，更適應于出血性大腸桿菌在人體腸道內的聚集;然而，出血性大腸桿菌通常不會攜帶志賀毒素的基因，“這種新病菌看起來像是獲得了志賀毒素基因的一種典型出血性大腸桿菌”。

　　志賀氏菌屬是一類革蘭氏陰桿菌，是人類細菌性痢疾中最為常見的病原菌，也稱痢疾桿菌。盡管大腸桿菌是人體腸道菌群的自然組成部分，而且通常不會致病，但某種菌株和大腸桿菌結合在一起時則會產生危險的志賀毒素，志賀毒素進入腸道內膜細胞并阻止蛋白質的合成。細胞的破壞導致腹部絞痛甚至是出血性腹瀉。在某些病例中，志賀毒素會攻擊肝臟，誘發潛在致命性溶血性尿毒癥。

　　截至6月7日，德國2300多人感染疾病，其中600人出現溶血性尿毒癥，至少23人死亡;6月11日，世界衛生組織報告，德國共計3147人感染腸出血性大腸桿菌，其中773人出現溶血性尿毒癥癥狀，這類患者容易出現腎衰竭甚至死亡。

　　致病菌在演變

　　在疾病流行早期，科學家們曾推測這種致病菌是通過糞肥傳播給蔬菜的，現在，病菌新基因特征的發現提出了新的解釋。

　　研究人員認為，至少應該在10多年前，其中一種大腸桿菌就獲得了志賀毒素的基因。德國國家溶血性尿毒癥咨詢實驗室在疾病暴發的早期宣布，基于對少數基因的聚合酶鏈反應分析，新病菌與2001年從一位德國溶血性尿毒癥患者體內分離出的病菌相匹。他們已經測出2001年病菌的基因組序列，并將之與目前分離出的病菌相比較。最初的數據顯示，2001年病菌與新病菌的接近程度超過來自非洲的病菌。雖然從非洲患者體內分離出的病菌是一種典型的出血性大腸桿菌，但2001年的德國病菌已經獲得了志賀毒素的基因。而且，目前的新病菌在宿主體內形成了對普通抗生素的新抗性，這些病菌正在演變。

　　部分科學家指出，現在發現了一種具備腸聚集性和腸出血性的新型致病性大腸桿菌，需要給這種新病菌一個名稱。但是，早在1998年，由德國、法國和意大利研究人員組成的小組在一篇共同發表的論文中已經描述了一種類似德國新病菌的病菌，一種可產生志賀毒素的腸聚集性大腸桿菌，這個研究小組的研究人員推測，目前的德國病菌可能不是罕見事例，因為新病菌并不是多種致病菌的組合，而是早已出現的致病菌。

　　新病菌融合了血性大腸桿菌骨架和志賀毒素，也許這可以解釋這次德國流行病暴發的特征：大量的溶血性尿毒癥患者、許多年輕人和健康成年人患病。

　　另外一個問題是，為什么女性更容易感染?在疾病暴發早期，一項在德國漢堡進行的流行病學調查發現，與未感染的女性相比，已經感染的女性可能在生病前一天吃了更多的生黃瓜、番茄和生菜。當德國當局將病菌來源指向西班牙黃瓜，但從西班牙黃瓜中分離出的大腸桿菌病菌與從患者體內分離出的病菌并不匹配時，運送到各個餐館的生芽苗菜則成為了懷疑對象。

　　1892年，當霍亂肆虐德國港口城市漢堡，造成數千人死亡時，著名傳染病學家羅伯特·科赫查明受污染的飲用水是這次感染之源，但他卻無法分離出病菌元兇。近120年后的今天，科學家們可以快速分離并鑒別出新病菌的基因組細節，但人類仍然面臨困境。

　　羅德表示，這次德國疫情的教訓是，人類對病菌基因的適應性認識不足，不知道它們是如何演變的。研究人員警告，目前還很難判斷這次德國疫情的暴發究竟是一次偶然事件，還是會繼續發生。